Perché BigInteger in java è progettato per essere immutabile?

Question

In java, BigInteger è immutabile ma voglio capire perché, poiché molte volte è usato per fare molti calcoli che possono produrre molti oggetti. Quindi, sembra intuitivo non renderlo immutabile. La situazione che mi viene in mente è qualcosa di simile alle operazioni con le stringhe e quindi all'opzione di StringBuilder. Dovrebbe esserci una controparte non immutabile di BigInteger? Penso che potrebbe essere utile in molte situazioni.

Modifica: conosco i vantaggi dell'immutabilità e di come è vantaggioso in molti casi. Volevo solo capire i vantaggi di BigInteger. Ho usato BigInteger per calcolare fattoriali di grandi numeri. Quindi, avrei preferito un BigInteger mutabile. Allo stesso modo, BigInteger verrà utilizzato per i calcoli in cui il risultato è molto più grande di int. Per altri casi c'è BigDecimal.

Answer 1

Effective Java da Josh Bloch spiega i benefici di classi immutabili, in "Item 15: Ridurre al minimo Mutability":

classi immutabili sono più facili da progettare, implementare e utilizzare rispetto classi mutevoli. Sono meno soggetti a errore e sono più sicuri.

Un oggetto immutabile è semplice, perché l'oggetto può esistere solo in uno Stato - lo Stato è stato creato nel codice semplice tende ad avere un minor numero di bug.. Poiché l'oggetto non può essere modificato, è anche thread-safe senza sincronizzazione esterna.

Bloch risolve il problema di prestazioni con le classi immutabili, usando BigInteger come esempio:

L'unico vero svantaggio di classi immutabili è che essi richiedono un oggetto separato per ogni valore distinto. Creare questi oggetti può essere costoso, specialmente se sono grandi. [...]

Internamente, la classe immutabile può essere arbitrariamente intelligente. Ad esempio, BigInteger ha una "companion class" mutabile, privata del pacchetto, che utilizza per accelerare operazioni multistep come l'esponenziazione modulare. È molto più difficile utilizzare la classe companion mutabile piuttosto che utilizzare BigInteger per tutti i motivi illustrati in precedenza, ma per fortuna non è necessario: gli implementatori di BigInteger hanno fatto il duro lavoro per voi.

Quindi internamente, BigInteger già fa qualche ottimizzazione per voi. Se si desidera veramente un valore mutabile BigInteger, è possibile utilizzare uno BitSet, ma questo probabilmente rende il codice più complesso e più soggetto a errori. Dovresti utilizzare la soluzione più semplice possibile (BigInteger) a meno che tu non sia sicuro che l'uso di una versione mutabile ti darà un notevole guadagno in termini di prestazioni (vedi anche "Articolo 55: Ottimizza giudiziosamente" dallo stesso libro).