必知必会：String不可变的3个好处

程序视点

发布于 2023-11-03 17:11:58

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发布于 2023-11-03 17:11:58

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大家好，欢迎来到程序视点！我是小二哥。今天我们来来聊聊String类型对象不可变的问题。

前言

String是Java中一个不可变的类，所以String对象一旦被实例化就无法被修改。我们知道Java中就是这样定义的。但是，为什么要这样设计呢？

String 类设计成不可变的原因及好处？

什么是不可变对象

从字面意思也能够理解，也就是我们的创建的对象不可改变。即，不可变类的实例一旦创建，其成员变量的值就不能被修改。为了实现创建的对象不可变，java语言要求我们需要遵守以下5条规则：

（1）类内部所有的字段都是final修饰的。（2）类内部所有的字段都是私有的，也就是被private修饰。（3）类不能够被集成和拓展。（4）类不能够对外提供哪些能够修改内部状态的方法，setter方法也不行。（5）类内部的字段如果是引用，也就是说可以指向可变对象，那我们程序员不能获取这个引用。

如果我们查看 String 类的源码，我们会发现它全部满足上面这5个规则。

/**(3)*/
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** (1)(2)*/
    private final char value[];

    /**(1)(2)*/
    private int hash; // Default to 0
    ......
    /**(4)(5) 没有setter和getter*/
}

原因及好处

String 设计成不可变，主要是从性能和安全两方面考虑。

性能优化，主要体现在字符串常量池的设计和使用上。

字符串常量池（String pool）是 Java 堆内存中一个特殊的存储区域，当创建一个 String 对象时，假如此字符串已经存在于常量池中，则不会创建新的对象，而是直接引用已经存在的对象。这样做能够减少 JVM 的内存开销，提高效率。

String s1 = "abc";
String s2 = "abc";

比如引用 s1和 s2 都是指向常量池的同一个对象 "abc"，如果 String 是可变类，引用 s1 对 String 对象的修改，会直接导致引用 s2 获取错误的值。

其次是允许String对象缓存HashCode

String字符串不可变，所以在它创建的时候 hashcode就固定了，且被缓存了起来，之后不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为 HashMap 中的 key，效率大大提高。

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

大家在 String 类的源码中能看到这个成员变量。把String实例设计为不可变的，那么该实例的成员变量hash也是不会变的。

再者就是安全性上的考虑我们常用 String 字符串在其他Java类中充当参数，比如网络连接地址URL,文件路径path等。假若String不是固定不变的，将会引起各种安全隐患，例如，你本想访问百度，结果输入“www.baidu.com”后变成了你银行卡的转账地址；就问你心里慌不慌😓

还有就是多线程中的安全问题。多线程下，变量在多个线程之间共享。如果是可变对象，那么多线程下，它的值很可能被其他线程改变，造成不可预期的结果。而不可变的 String 可以自由在多个线程之间共享，不需要同步处理。

ps:要是多细细思量，你会发现这个String类在开发中使用的地方真的是十分频繁！

String类真的不可变吗？

既然有这个标题。那答案肯定就是可变。别忘了我们的反射机制。反射可是能拿到private私有的变量的。看看下面这个例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "小二哥";
        System.out.println(str);
        try {
            //我们通过反射获取内部的value字符数组
            Field field = String.class.getDeclaredField("value");
            field.setAccessible(true);
            char[] value;
            value = (char[]) field.get(str);
            //把字符串第一个字符变成”大“
            value[0] = '大';
            System.out.println(str);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}