Java入门系列之字符串特性（二）

前言

上一节咱们讲解到字符串本质上就是字符数组，同时详细讲解了字符串判断相等须要注意的地方，本节咱们来深刻探讨字符串特性，下面咱们一块儿来看看。

不可变性

咱们依然借助初始化字符串的方式来探讨字符串的不可变性，以下：

String str = "Jeffcky";
System.out.println(str);

上述咱们经过字面量的方式来建立字符串，接下来咱们对字符串str进行以下操做：

String str = "Jeffcky";
str.substring(0,3).concat("wang").toLowerCase().trim(); 
System.out.println(str);

咱们看到针对str字符串进行截取、链接、小写等操做后，字符串的值依然未发生改变，这就是字符串的不可变性，咱们经过查看任意一个对字符串操做的方法，好比concat方法源码：

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);
}

经过查看concat源码得出：原始的str值永远都没有发生改变，它的值只是被复制，而后将咱们链接的文本添加到复制的副本里，最后返回一个新的String。因此到这里咱们知道针对字符串的操做都是复制一份字符串，而后对复制后的字符串进行操做，最终返回一个新的String对象。

字符串池

咱们再来看看上一节所给出的代码示例，以下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Jeffcky";
        String str2 = "Jeffcky";
        System.out.println(str1 == str2);
        System.out.println(str1.equals(str2));
    }
}

当咱们实例化一个String时（在本例中为Jeffcky）保存在Java堆内存(用于全部Java对象的动态内存分配)中。虽然在这个例子中咱们有两个不一样的引用变量，但它们都只是指Java Heap Memory中的同一内存位置，虽然看起来有两个不一样的String对象，但实际上只有一个，而str2永远不会被实例化为对象，而是在内存中分配对应于str1的对象，这是由于Java针对字符串进行了优化处理，每次要实例化此类String对象时，都会将要添加到堆内存的值与先前添加的值进行比较，若是值已存在，则不初始化对象，并将值分配给引用变量，这些值保存在名叫“字符串池”中，该字符串池包含全部文字字符串值，固然咱们能够经过new运算符绕过这种状况。

为何字符串是不可变或final呢？ 

上述咱们经过例子说明了字符串的不可变性特性，那么为何字符串是不可变的呢？能够参考知乎回答：《https://www.zhihu.com/question/31345592》。我认为主要在于有效共享对象，节省内存空间。当程序运行时，建立的String实例的数量也会增加，若是不缓存String常量，堆空间中会有大量的String，占用内存空间，因此String对象被建立后缓存在字符串池中，若缓存的字符串被多个客户端共享，此时一个客户端的操做修改了字符串则影响到其余客户端，所以经过字符串的不可变性来规避这种风险，同时经过缓存和共享字符串常量，JVM为Java应用程序节省内存。

有了字符串不可变性，能够很安全的被多线程所共享，咱们不用担忧线程同步问题，确保线程安全。

有了字符串不可变性，能够很好的使用好比HashMap，咱们能正确检索到存储到HashMap中的对象，若字符串可变且在插入到HashMap后并修改了字符串内容，此时将会出现丢失对应字符串所映射的对象。

有了字符串不可变性，此时会缓存字符串哈希码，因此每次调用字符串的hashcode方法时都不用计算，使得在HashMap中使用键很是快。

其余等等......

接下来咱们一块儿来经过源码的方式来看看String的实现，以下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char a[] = {'j', 'e', 'f', 'f', 'c', 'k', 'y'};
        String str = new String(a);
        System.out.println(str);
    }
}

咱们经过字符数组建立字符串的方式去查看源码，以下：

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

    /**
     * Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
     * an empty character sequence.  Note that use of this constructor is
     * unnecessary since Strings are immutable.
     */
    public String() {
        this.value = new char[0];
    }

    /**
     * Allocates a new {@code String} so that it represents the sequence of
     * characters currently contained in the character array argument. The
     * contents of the character array are copied; subsequent modification of
     * the character array does not affect the newly created string.
     *
     * @param  value
     *         The initial value of the string
     */
    public String(char value[]) {
        this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
    }
    
    ...
}

咱们看到字符串对象定义为final（当前咱们还未学到final，咱们只须要知道经过final关键字修饰说明该类不可继承），网上有不少例子说字符串对象经过final关键字修饰，说明字符串不可变，其实这种说法是不严谨且错误的。String经过final关键字修饰的缘由在于：确保不能经过扩展和覆盖行为来破坏String类的不可变性而非说明字符串不可变。好比，以下例子：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Jeffcky";
        String str2 = "Jeffcky".toUpperCase();
        System.out.println(str1);
        System.out.println(str2);
    }
}

如今字符串str2为"Jeffcky".toUpperCase()，咱们将同一个对象修改成“JEFFCKY”，若是修改了字符串变量，其余字符串变量也将自动受到影响，好比str1也将是"JEFFCKY"，很显然是不可取的。

总结

本文咱们详细介绍了字符串的不可变、字符串池特性，同时解释了字符串为什么不可变，以及说明字符串类定义为final，并非说明其不可变，只是为了避免容许经过扩展或覆盖来破坏字符串的不可变性。