在Java里面String類型是不可變對(duì)象，這一點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)，那么為什么Java語(yǔ)言的設(shè)計(jì)者要把String類型設(shè)計(jì)成不可變對(duì)象呢？這是一個(gè)值得思考的問(wèn)題

Java語(yǔ)言的創(chuàng)建者James Gosling，曾經(jīng)在一次采訪中被人問(wèn)到：什么時(shí)候應(yīng)該使用不可變對(duì)象（immutable object），他回答：任何可以使用的時(shí)候都會(huì)使用。

在這之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下，什么是不可變對(duì)象？

不可變對(duì)象指的是在對(duì)象創(chuàng)建之后，對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)以及對(duì)象的內(nèi)存指針地址都不不能被改變。在Java里面final關(guān)鍵字就是用來(lái)輔助創(chuàng)建不可變對(duì)象的，但需要注意的是，對(duì)于基本類型被final修飾后，就徹底變成了不可變對(duì)象，而引用類型被final修飾后，僅僅是指針的內(nèi)存地址不能改變，如果想要變成徹底的不可變類型，要把該對(duì)象里面所有的字段都得用final聲明，包括嵌套的對(duì)象，否則對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)也是會(huì)變化的，這一點(diǎn)需要理解。

ok，下面我們來(lái)分析下為什么String是不可變的？

通過(guò)String源碼可以看到，String類型的底層是由final修飾的char數(shù)組存儲(chǔ)。

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

String能被設(shè)計(jì)成不可變類型的一個(gè)重要前是因?yàn)樗蔷幊陶Z(yǔ)言里面使用頻率最高的一種類型。不可變類型帶來(lái)的好處，體現(xiàn)在四個(gè)方面，分別是：緩存，安全，同步和性能。

（一）緩存

在JVM的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域里面，有一個(gè)專門的字符串常量池用來(lái)存儲(chǔ)字符串字面量，如下面一段代碼：

String s1 = "Hello World";
String s2 = "Hello World";
     
assertThat(s1 == s2).isTrue();

s1和s2變量指針的內(nèi)存地址其實(shí)是一樣的，也就是說(shuō)他們代表是同一個(gè)對(duì)象，這是jvm常量池做的優(yōu)化，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)字面量聲明的時(shí)候，它的值會(huì)被字符串常量池存儲(chǔ)，當(dāng)s2變量聲明的時(shí)候，jvm發(fā)現(xiàn)常量池已經(jīng)存在該對(duì)象，所以就不會(huì)再創(chuàng)建一次，而是直接將一樣的內(nèi)存指針賦值給s2變量，從避免了重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象，節(jié)省了內(nèi)存空間。

此外，由于字符串的不可變性，從而可以讓其hashCode也被緩存，在Java里面哈希類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如HashMap, HashTable, HashSet其key用的最多的基本都是String類型，如此一來(lái)key的hashCode的也可以在第一次調(diào)用之后被緩存，之后直接使用無(wú)須重新生成，從而間接的提升訪問(wèn)效率。

（二）安全

不可變特性也能夠減少了應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)間的安全問(wèn)題，如下面的一段代碼：

void criticalMethod(String userName) {
  // check
  if (!check(userName)) {
    throw new SecurityException(); 
  }
   
  // query 
  query(userName);
  
  }

在上面的一段代碼，在調(diào)用這個(gè)方法之后，先檢查用戶名，如果合法才可以繼續(xù)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)，如果String可變，那么攻擊者就可以在通過(guò)check驗(yàn)證之后，再改變查詢的用戶名，那么就會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)，而不可變性能夠避免和減少這一情況。另一方面，如果String是可變的，那么同時(shí)運(yùn)行的其他線程如果修改這個(gè)值，就有可能導(dǎo)致混亂。

（三）同步

由于String類型的不可變性，使得String對(duì)象可以安全的在多個(gè)線程之間傳遞和訪問(wèn)，也就是說(shuō)你在多線程中是不能改變字符串本身的值，而是在堆里面新創(chuàng)建一個(gè)字符串然后操作。當(dāng)然如果沒(méi)有final修飾，你是可以改變這個(gè)變量的引用地址，也就是說(shuō)你可以把新生成的內(nèi)存引用覆蓋原來(lái)的變量引用，但這里僅僅是引用，并不是變量的值。這一點(diǎn)要注意。

（四）性能

性能方面，其實(shí)前面已經(jīng)提到了，比如字符串的常量池節(jié)省內(nèi)存，緩存Hash類以字符串做key數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的hashCode，從而提高訪問(wèn)性能等。由于字符串是編程語(yǔ)言里面最廣泛使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以針對(duì)字符串的不可變性帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，可以放大到整個(gè)運(yùn)行的應(yīng)用程序，從而帶來(lái)應(yīng)用程序整體的性能提升。

總結(jié)：

本文主要介紹了Java語(yǔ)言里面String類型為什么設(shè)計(jì)成不可變類型，以及分析了不可變類型的帶來(lái)的主要優(yōu)勢(shì)，需要注意的是雖然不可變類型能夠帶來(lái)不少的好處，但并不是說(shuō)其沒(méi)有弊端，不可變類型的每一次修改都需要在內(nèi)存中新生成一個(gè)對(duì)象，從另一個(gè)方面說(shuō)針對(duì)經(jīng)常變化的對(duì)象是不適合使用不可變類型的，這也是為什么Java里面還提供了可修改值的StringBuilder和StringBuffer類，這在實(shí)際開發(fā)中常常是需要根據(jù)具體情況權(quán)衡的。

以上所述是小編給大家介紹的為什么Java里面String類是不可變的詳解整合，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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