不可变类是指在创建后其状态(对象的字段)无法被修改的类。一旦对象被创建，它的所属性都不能被更改。这种类型的实例在整个生命周期内保持不变。

特征

  1. 声明类为final，防止子类继承。
  2. 类的所有字段都是private和final，确保它们在初始化后不能被更改。
  3. 通过构造函数初始化所有字段。
  4. 不提供任何修改对象状态的方法（如setter方法）。
  5. 如果类包含可变对象的引用，确保这些引用在对象外部无法被修改。例如getter方法中返回对象的副本（new一个新的对象）来保护可变对象。

不可变类的优缺点

优点:

  1. 线程安全：由于不可变对象的状态不能被修改，它们天生是线程安全的，在并发环境中无需同步。
  2. 缓存友好:不可变对象可以安全地被缓存和共享，如String 的字符串常量池。
  3. 防止状态不一致:不可变类可以有效避免因意外修改对象状态而导致的不一致问题。

缺点:

性能问题；不可变对象需要在每次状态变化时创建新的对象，这可能会导致性能开销，尤其是对于大规模对象或频繁修改的场景(例如String频繁拼接)。

如何实现一个不可变类？

String就是典型的不可变类，可以参考。
下面是String的部分源码(jdk-17.0.8)：

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public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,
               Constable, ConstantDesc {
    @Stable
    private final byte[] value;

               }

可以看到String本质是一个数组（jdk1.8及以前String使用的是char数组，jdk1.9及以后使用的是byte数组），用final修饰，不过final限制不了数组内部的数据，所以value用private修饰，并且没有暴露set方法。
当有修改需求时，比如replace方法，这时候就会返回一个新对象作为结果。

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public String replace(char oldChar, char newChar) {
        if (oldChar != newChar) {
            String ret = isLatin1() ? StringLatin1.replace(value, oldChar, newChar)
                                    : StringUTF16.replace(value, oldChar, newChar);
            if (ret != null) {
                return ret;
            }
        }
        return this;
    }