String 与不可变对象-原创手记-慕课网

什么是不可变对象？不可变对象指的是在创建一个对象之后，不能再改变它的状态，那么这个对象就是不可变的。不能改变状态的意思是，不能改变对象内的成员变量，包括基本数据类型的值不能改变，引用类型的变量不能指向其它的对象，引用类型指向的对象状态也不能改变。

这里插播一下对象和对象的引用之间的区别，对象的引用是放在栈中的，而对象是放在堆中的，看这个例子 String s = "123" ; s = "456" ; 表面上 s 看是变了，但是要搞清楚，变的只是 String 对象的引用 s ，而 “123” 这个对象是没有变化的。看一个图：

我们都说 String 是不可变对象，那我们就分析一下 String 的源码来看看它是怎么保证 String 对象不可变的。

 public final class String    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

    public String(String original) {        this.value = original.value;        this.hash = original.hash;
    }    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);
    }    public boolean equals(Object anObject) {        if (this == anObject) {            return true;
        }        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String) anObject;            int n = value.length;            if (n == anotherString.value.length) {                char v1[] = value;                char v2[] = anotherString.value;                int i = 0;                while (n-- != 0) {                    if (v1[i] != v2[i])                            return false;
                    i++;
                }                return true;
            }
        }        return false;
    }
    ...

我们通过分析源码可知，首先 String 类和存放字符串的 char 型数组都是 final 类型的，保证了 String 类不能被继承，value 这个引用本身不会该变，但是这样还不能说明属性是不可变的，因为我们可以通过改变 value 数组中具体的值来达到改变 value 的目的。

public static void main(String[] args) {        char[] value = {'a','b','c','d'};
        System.out.println(value); 
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {            if(i == 1){
                value[i] = 'B';
            }
        }
        System.out.println(value); //aBcd
    }

但是进一步研究会发现，对于 value 这个属性，被定义为 private ，而且 String 并没有提供相对应的 get set 方法，所以我们也不能操作它。而那些我们常认为改变了 String 对象的方法，比方说 subString concat toUpperCase tirm 看了源码之后发现，这些方法都是重新创建了一个 char 数组，并没有改动之前的对象。这也就是我们常说 String 是不可变对象的原因。但是我们还是可以通过反射的方式来改变 value 的值，看个例子就好，但是我们一般不这么做。

public static void main(String[] args) throws Exception {        //创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s  
        String s = "Hello World";   
        System.out.println("s = " + s); //Hello World  

        //获取String类中的value字段  
        Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");  
        //改变value属性的访问权限  
        valueFieldOfString.setAccessible(true);  

        //获取s对象上的value属性的值  
        char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);  
        //改变value所引用的数组中的第5个字符  
        value[5] = '_';  

        System.out.println("s = " + s);  //Hello_World  
    }

为什么要将 String 设计为不可变对象呢？当然是为了提高效率和安全，也是由于 String 的超高使用频率。效率主要体现在当我们复制 String 对象的时候我只需要复制引用即可，不需要复制具体的对象，而在多线程环境中，若是不同的线程同时修改 String 对象，相互之间也不会有影响。因为一旦改变都会创建一个新的字符串，保证了线程的安全。

另外在堆中有个字符串常量池，我们创建的字符串都会存在这里，当创建相同的字符串的时候，其实指向的是同一个地方。这就节省了大量的空间，当然，能出现字符串常量池也是因为 String 是不可变对象。

因为 String 不可变，所以在创建对象的时候就已经将 hashCode 的值计算出来缓存在字段 hash 中。这样在 Map 中 String 就很适合作为主键，速度快。（因为在散列表中我们定位时会计算主键的 hash 值。）

/** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

还有在数据库连接的时候我们通过字符串来传递用户名，密码，连接的库等信息，若字符串可变，则很可能被黑客篡改。

PS. 基本类型对应的包装类都是不可变对象，这样设计的原因还是因为使用太频繁，好处在上面已经说过了。突然感觉学到了好多之前没注意到的细节。

源码版本为 JDK 1.7

推荐阅读：https://www.cnblogs.com/YJK923/p/9479805.html
参考资料：https://zhuanlan.zhihu.com/p/38144507

原文出处：https://www.cnblogs.com/YJK923/p/9482149.html