试图创建不可变的类-被忽略的私有集

本文关键字：创建 不可变 | 更新日期: 2023-09-27 18:25:58

我正在尝试创建一个不可变的类来表示矩阵。然而，当行和列中的私有setter正在工作时，我仍然可以修改元素的内容。如何正确创建一个不可变类？

    var matrix = new Matrix(new double[,] {
                                          {1,1,1,1},
                                          {1,2,3,4},
                                          {4,3,2,1},
                                          {10,4,12, 6}});
    matrix.Elements[1,1] = 30; // This still works!

矩阵类：

   class Matrix
    {
        public uint Rows { get; private set; }
        public uint Columns { get; private set; }
        public double[,] Elements { get; private set; }
        public Matrix(double[,] elements)
        {
            this.Elements = elements;
            this.Columns = (uint)elements.GetLength(1);
            this.Rows = (uint)elements.GetLength(0);
        }
    }

试图创建不可变的类-被忽略的私有集

数组不是不可变的。你需要使用一个索引器来拥有一个不可变的类型：

class Matrix
{
    public uint Rows { get; private set; }
    public uint Columns { get; private set; }
    private readonly double[,] elements;
    public Matrix(double[,] elements)
    {
        // this will leave you open to mutations of the array from whoever passed it to you
        this.elements = elements;
        // this would be perfectly immutable, for the price of an additional block of memory:
        // this.elements = (double[,])elements.Clone();
        this.Columns = (uint)elements.GetLength(1);
        this.Rows = (uint)elements.GetLength(0);
    }
    public double this[int x, int y]
    {
      get
      {
        return elements[x, y];
      }
      private set
      {
        elements[x, y] = value;
      }
    }
}

您可以通过在实例上使用索引器来使用它：

var matrix = new Matrix(new double[,] {
                                      {1,1,1,1},
                                      {1,2,3,4},
                                      {4,3,2,1},
                                      {10,4,12, 6}});
double d = matrix[1,1]; // This works, public getter
matrix[1,1] = d; // This does not compile, private setter

我不会公开数组，而是创建一个索引器：

public double this[int x, int y]
{
    get
    {
        return elements[x,y];
    }
}

然后，您可以像这样使用索引器：

matrix[1,1]

正如其他人所指出的，通过不公开内部数组，而是向外部世界公开索引器，您几乎可以实现不变性。

public class Matrix
{
    private readonly double[,] _elements;
    public uint Rows { get { return (uint)elements.GetLength(0);} }
    public uint Columns { get { return (uint)elements.GetLength(1);} }
    public Matrix(double[,] elements)
    {
        this._elements = elements;
    }
    public double this[int x, int y]
    {
      get
      {
        return elements[x, y];
      }
   }
}

现在您可以轻松访问您的元素：

matrix[1,2]

几乎使您的类不可变。为什么差一点？因为内部数组仍然是可变的，并且它是由调用者传递给您的，调用者稍后可能会修改它（错误或故意），从而破坏您的不变性。

如何防止这种缺陷？

最简单的方法是制作原始数组的副本（使用Clone()方法或其他方法，由您选择），并存储该副本。这样，您的内部数组就永远不会暴露于类之外的任何东西，从而实现真正的外部不变性（当然，除了任何反射或不安全的代码）。

实现不变性的另一个不错的选择是使用命名空间System.Collections.Immutable中的元素作为构建块。拥有已经不可变的集合有助于实现更复杂的场景。

这是另一种方法。。。

class Matrix
    {
        private uint Rows { get; private set; }
        private uint Columns { get; private set; }
        private double[,] Elements { get; private set; }
        public Matrix(double[,] elements)
        {
            this.Elements = elements;
            this.Columns = (uint)elements.GetLength(1);
            this.Rows = (uint)elements.GetLength(0);
        }
        public double GetElement(int row, int column)
        {
            return this.elements[row, column];
        }
    }

将数组设为私有数组，并公开一个用于检索值的方法。

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