关于String的不可变的一些思考

àì夳堔傛蜴生んèń 2021-11-22 15:42 277阅读 0赞

## 前言 ##

提到`Java`的`String`，都会提起`String`是不可变的。但是这点是真的吗？`String`的不可变是否可以破坏呢？

在验证之前，首先还是需要介绍一下`String`的不可变特性。

*PS：这里还要提到自己遇到的面试题：*

String str = "abc";
    
    
    // 输出def
    System.out.println(str);

## String不可变特性 ##

`String`的不可变指的是

*  `String`内部是使用一个被`final`修饰`char`数组`value`存储字符串的值
 *  数组`value`的值在对象构造的时候就已经进行了赋值
 *  `String`不提供方法对数组`value`中的值进行修改
 *  `String`中需要对`value`进行修改的方法（例如`replace`）则是直接返回一个新的`String`对象

所以`String`是不可变的。

## 破坏`String`的不可变 ##

`String`的不可变其实主要是围绕`value`是一个值不可修改的`char`数组来实现的，但是利用`Java`的反射完全可以破坏这个特性。

关键代码如下：

String str="test";
            // str对象的引用地址
            printAddresses("str",str);
            try {
                Field field=str.getClass().getDeclaredField("value");
                //
                char[] newChars={'h','e','l','l','o'};
                // 使private属性的值可以被访问
                field.setAccessible(true);
                // 替换value数组的值
                field.set(str,newChars);
                // 替换后的值
                System.out.println("str value:"+str);
                // 替换后，str对象的引用地址
                printAddresses("str",str);
            } catch (NoSuchFieldException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }

上面打印对象地址的方法是引用了[如何获取到Java对象的地址][Java]的示例代码（原本是准备使用`System.identityHashCode()`方法），内容如下：

/**
         * 打印对象地址
         * @param label
         * @param objects
         */
        public void printAddresses(String label, Object... objects) {
            System.out.print(label + ":0x");
            long last = 0;
            Unsafe unsafe=getUnsafe();
            int offset = unsafe.arrayBaseOffset(objects.getClass());
            int scale = unsafe.arrayIndexScale(objects.getClass());
            switch (scale) {
                case 4:
                    // 64位JVM
                    long factor = 8;
                    final long i1 = (unsafe.getInt(objects, offset) & 0xFFFFFFFFL) * factor;
                    System.out.print(Long.toHexString(i1));
                    last = i1;
                    for (int i = 1; i < objects.length; i++) {
                        final long i2 = (unsafe.getInt(objects, offset + i * 4) & 0xFFFFFFFFL) * factor;
                        if (i2 > last)
                            System.out.print(", +" + Long.toHexString(i2 - last));
                        else
                            System.out.print(", -" + Long.toHexString(last - i2));
                        last = i2;
                    }
                    break;
                case 8:
                    throw new AssertionError("Not supported");
            }
            System.out.println();
        }
    
        /**
         * 通过反射获取Unsafe对象
         * @return
         */
        private static Unsafe getUnsafe() {
            try {
                Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
                theUnsafe.setAccessible(true);
                return (Unsafe) theUnsafe.get(null);
            } catch (Exception e) {
                throw new AssertionError(e);
            }
        }

## 运行结果 ##

str:0x76b4136e0
    str value:hello
    str:0x76b4136e0

从运行结果可以得知，使用反射可以对`String`对象的值进行修改，同时不会修改这个对象的对象地址。

## 总结 ##

其实使用反射来破坏`String`的不可变存在取巧成分，但是实际上反射也是`Java`提供的特性，那么被人拿来使用就很难避免。

当时遇到前面提到的面试题的时候，还一直认为此题无解，但是随着自己不断学习后才发现，很多时候换个角度就能发现不同的办法。

[Java]: https://blog.csdn.net/zhoufanyang_china/article/details/86750351