Question

我在CMMI 5级公司的采访中被问到如何在C＃中创建一个可变且不可变的类。我听说过mutable和immutable意味着可以改变而无法改变，比如 String 和 StringBuilder 。

但是，我不知道如何创建一个可变类和不可变类。我们有String和String构建器。但是当谈到创建一个时，我被迫在网上搜索这个，但找不到任何有用的东西，所以想到这里问。

但是，我尝试通过在类中定义属性并在其Getter上创建它，我创建了一个新的字符串对象来复制它。但是没有成功的理解。

另外，我已经提到在stackoverflow中已经提出了一个关于不可变和可变的问题。但是，我的问题是不同的。我想知道我是否想要创建一个可变类，那么除了使用String或其他可变类之外，我将如何使用它。

Answer 1

C＃对const没有相同级别的支持--C ++提供的正确性（忽略代码约定），但它仍然提供readonly修饰符（和真正的只读自动 - C＃6.0中的属性有帮助。

C＃也缺乏对Record类型的语法支持，遗憾的是它们是从C＃7中提取的，因此我们将不得不再等一年（更新：截至2018年中期，C＃8.0预计会有Record类型，但是在给定its very long list of new features）到2020年之前，C＃8.0可能不会最终发布。

无论如何，.NET中的不可变类型只是一个POCO ¹，它在构造之后不能修改其状态。请注意，只有当您的类型的每个字段都标记为readonly并且每个复杂（即非标量）成员也受到类似约束时，才会由编译器强制执行此操作。

如果你的类型有任何数组成员，那么类型不能真正不可变，因为在C＃中没有强制执行只读缓冲区（C ++会这样做）。这意味着在实践中C＃中的“不可变”类型只是一个精心设计的POCO，消费者（根据规则玩游戏（例如没有反射））可以对何时使用它做出某些假设，例如，不可变类型本质上是线程安全的。但就是这样。没有特殊的AOT或JIT优化，也没有运行时显示的任何特殊行为。这是一个非常“人为因素”的事情。

下面这个类是不可变的：

class Immutable {
    private readonly String foo;

    public Immutable(String foo, String bar) {
        this.foo = foo;
        this.Bar = bar;
    }

    public String Bar { get: }

    public String Baz { get { return this.foo.Substring( 0, 2 ); } }
}

它是不可变的，因为每个字段（即它的实例状态）都是readonly和不可变的（我们只知道这一点，因为众所周知System.String是不可变的）。如果foo更改为StringBuilder或XmlElement，那么它将不再是不可变的。

请注意，严格来说，readonly修饰符对于不可变性不是必需的，它只是使演示更容易，并且它确实增加了一定程度的编译时强制执行（并且可能一些运行时优化）。

为了比较，这个类不是不可变的（即它是可变的）：

class Mutable {
    private readonly Int32[] values;
    public Mutable(Int32 values) {
        this.values = values;
    }

    public Int32[] GetValues() {
        return this.values;
    }
}

这是可变的，因为：

Int32[]（数组类型）是可变的
它通过GetValues
它在构造期间接受可变对象参数。

这是一个展示为什么它不是永恒不变的例子：

Int32[] values = { 0, 1, 2, 3 };
Mutable mutable = new Mutable( values );

Print( mutable.GetValues() ); // prints "0, 1, 2, 3"

values[0] = 5;

Print( mutable.GetValues() ); // prints "5, 1, 2, 3"

如果Mutable是不可变的，那么在使用values的API时，Mutable的后续更改将不可见：第二次调用Print将显示相同的输出第一个。

但是，即使使用数组或复杂类型，也可以使用不可变类型：这是通过隐藏修改状态的所有方法来完成的。例如，返回ReadOnlyCollection<Int32>而不是Int32[]，并始终对传入的所有复杂和可变值执行深度复制/克隆。但是编译器，JIT和运行时仍然不够复杂，无法确定这会使对象类型变为不可变 - 因此为什么必须记录它并信任您的消费者才能正确使用它（或者如果您是消费者，请相信您的上游开发者他们正确地实现了它）

以下是包含数组的不可变类型的示例：

class Immutable {
    private readonly Int32[] values;
    public Mutable(Int32 values) {
        if( values == null ) throw new ArgumentNullException(nameof(values)); 
        this.values = (Int32[])values.Clone();
    }

    public IReadOnlyList<Int32> GetValues() {
        return this.values;
    }
}

*。在构造期间，输入数组被浅层复制（使用Array.Clone()） - 因此，对传递给构造函数的对象的任何未来更改都不会影响任何Immutable类实例。 *如果values数组包含非不可变的非标量值，则构造函数必须执行元素的“深层复制”，以确保其值与其他地方的任何未来更改隔离。 * values数组永远不会直接暴露给消费者。 *。 GetValues()返回内部数组的IReadOnlyList<T> 视图（这是.NET 4.5中的新增功能）。这比返回ReadOnlyCollection<T>包装器（在.NET 2.0中引入）更轻量级。

¹：POCO是一种“普通旧CLR对象”类型，实际上意味着任何class或struct没有任何要求继承某些父超类型或实现任何特定的接口。该术语通常用于引用ORM库，如Linq-to-SQL，Entity Framework或NHibernate（在其早期版本中）要求每个实体类从某种基本实体类型派生，或采用某些技术（例如{{1} }）。有关详情，请参阅此处：What is POCO in Entity Framework?

什么是可变类。我们如何在C＃中创建一个可变且不可变的类

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