Java String 类的不可变性

蔚落 2023-10-09 12:58 43阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. String 不可变的性质
 *   *   *  1.1 String 对象连接
         *  1.2 String 不可变实现
 *  2. String 不可变的目的

## 1. String 不可变的性质 ##

如我们所知，String 对象通常被存在字符串常量池中，一旦一个 String 对象被创建出来，它就无法被修改。对 String 对象的所有修改操作其实都没有改变字符串本身的值，而是返回一个新的 String 对象

#### 1.1 String 对象连接 ####

从源码来看，String 的连接其实正如我们所知道的，不是在原 String 对象上添加字符串，而是将原字符串内容取出，重新组装一个 String 对象返回

public String concat(String str) {
        
            int otherLen = str.length();
            if (otherLen == 0) {
        
                return this;
            }
            int len = value.length;
            char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
            str.getChars(buf, len);
            return new String(buf, true);
        }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTUwNTMxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

#### 1.2 String 不可变实现 ####

String 不可变性质主要是依靠 final 关键字实现，源码的类声明和真正起到存储作用的字符数组的声明都使用到了 final

public final class String
        implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        
        /** The value is used for character storage. */
        private final char value[];
        ......
    }

另外可以看到，源码中对于字符数组 value 的操作都是通过深拷贝来完成的。赋值时是将传入数组保存的元素复制再写入 value 数组，读取时是将 value 数组的值取出再返回一个新的数组，保证了 value 数组的引用不会被外部持有。具体可参考 [如何设计一个不可变类][Link 1]

// 赋值
    public String(char value[]) {
        
            this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
    }
    
    // 读取
    public char[] toCharArray() {
        
            // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
            char result[] = new char[value.length];
            System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
            return result;
    }

## 2. String 不可变的目的 ##

String 对象不可变其实具有多方面的原因，主要的考虑如下：

1.  **字符串常量池的实现**  
    只有当字符串是不可变的，字符串池才可能正确实现。字符串池的实现可以在运行时节约很多内存，因为不同的 字符串变量 可以指向池中的同一个字符串，避免了多个相同字符串对象的创建。如果字符串可变的话，当两个引用指向同一个字符串时，对其中一个做修改就会影响另外一个

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTUwNTMxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

1.  **安全性**  
    如果字符串是可变的，那么会引起很严重的安全问题。String 被广泛地充当参数使用，如网络连接、打开文件，甚至是类加载等操作。如果字符串可变，那么这些操作可能导致安全问题。比如某个方法使用字符串作为参数进行连接操作的时候，它认为自己已经连接到某台机器，但是实际上并没有（其他引用同一 String 对象的值修改会导致该连接中的字符串内容改变），这样就会对程序造成不可知的破坏
2.  **线程安全**  
    当字符串不可变时，天然就是多线程安全的，因为同一个字符串实例可以被多个线程共享，不用因为线程安全问题而使用同步
3.  **效率优化**  
    如果字符串是不可变的，在它创建的时候 hashcode 就可以被缓存，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象
    
        /** Cache the hash code for the string */
         private int hash; // Default to 0

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_45505313/article/details/100134493#422__348
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