Java字符串之String的不变性

定义一个字符串

String s = "abcd";

s中保存了string对象的引用。下面的箭头能够理解为“存储他的引用”。

使用变量来赋值变量

String s2 = s;

s2保存了相同的引用值，由于他们表明同一个对象。

字符串链接

s = s.concat("ef");

s中保存的是一个从新建立出来的string对象的引用。

总结

一旦一个string对象在内存(堆)中被建立出来，他就没法被修改。特别要注意的是，String类的全部方法都没有改变字符串自己的值，都是返回了一个新的对象。

若是你须要一个可修改的字符串，应该使用StringBuffer 或者 StringBuilder。不然会有大量时间浪费在垃圾回收上，由于每次试图修改都有新的string对象被建立出来。

 

留个问题：

为何Java要把字符串设计成不可变的？

 解答：

String是Java中一个不可变的类，因此他一旦被实例化就没法被修改。不可变类的实例一旦建立，其成员变量的值就不能被修改。不可变类有不少优点。

字符串池

字符串池是方法区中的一部分特殊存储。当一个字符串被被建立的时候，首先会去这个字符串池中查找，若是找到，直接返回对该字符串的引用。

下面的代码只会在堆中建立一个字符串

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";

下面是图示：

若是字符串可变的话，当两个引用指向指向同一个字符串时，对其中一个作修改就会影响另一个。（请记住该影响，有助于理解后面的内容）

缓存Hashcode

Java中常常会用到字符串的哈希码（hashcode）。例如，在HashMap中，字符串的不可变能保证其hashcode永远保持一致，这样就能够避免一些没必要要的麻烦。这也就意味着每次在使用一个字符串的hashcode的时候不用从新计算一次，这样更加高效。

在String类中，有如下代码：

private int hash;//this is used to cache hash code.

以上代码中hash变量中就保存了一个String对象的hashcode，由于String类不可变，因此一旦对象被建立，该hash值也没法改变。因此，每次想要使用该对象的hashcode的时候，直接返回便可。

使其余类的使用更加便利

在介绍这个内容以前，先看如下代码：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add(new String("a"));
set.add(new String("b"));
set.add(new String("c"));

for(String a: set)
    a.value = "a";

在上面的例子中，若是字符串能够被改变，那么以上用法将有可能违反Set的设计原则，由于Set要求其中的元素不能够重复。上面的代码只是为了简单说明该问题，其实String类中并无value这个字段值。

安全性

String被普遍的使用在其余Java类中充当参数。好比网络链接、打开文件等操做。若是字符串可变，那么相似操做可能致使安全问题。由于某个方法在调用链接操做的时候，他认为会链接到某台机器，可是实际上并无（其余引用同一String对象的值修改会致使该链接中的字符串内容被修改）。可变的字符串也可能致使反射的安全问题，由于他的参数也是字符串。

代码示例：

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) { 
throw new SecurityException(); 
}
    //若是s在该操做以前被其余的引用所改变，那么就可能致使问题。   
    causeProblem(s);
}

不可变对象天生就是线程安全的

由于不可变对象不能被改变，因此他们能够自由地在多个线程之间共享。不须要任何同步处理。

总之，String被设计成不可变的主要目的是为了安全和高效。因此，使String是一个不可变类是一个很好的设计。