为什么Java要把字符串设计成不可变的

2017-08-04

  String是Java中一个不可变的类,所以他一旦被实例化就无法被修改。不可变类的实例一旦创建,其成员变量的值就不能被修改。不可变类有很多优势。本文总结了为什么字符串被设计成不可变的。将涉及到内存、同步和数据结构相关的知识。

  字符串池:字符串池是方法区中的一部分特殊存储。当一个字符串被被创建的时候,首先会去这个字符串池中查找,如果找到,直接返回对该字符串的引用。

下面的代码只会在堆中创建一个字符串

1.png

 下面是图示:

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  如果字符串可变的话,当两个引用指向指向同一个字符串时,对其中一个做修改就会影响另外一个。(请记住该影响,有助于理解后面的内容)


  缓存Hashcode

  Java中经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,这样就可以避免一些不必要的麻烦。这也就意味着每次在使用一个字符串的hashcode的时候不用重新计算一次,这样更加高效。


  在String类中,有以下代码:

3.png

  以上代码中hash变量中就保存了一个String对象的hashcode,因为String类不可变,所以一旦对象被创建,该hash值也无法改变。所以,每次想要使用该对象的hashcode的时候,直接返回即可。使其他类的使用更加便利,在介绍这个内容之前,先看以下代码:

4.png

  在上面的例子中,如果字符串可以被改变,那么以上用法将有可能违反Set的设计原则,因为Set要求其中的元素不可以重复。上面的代码只是为了简单说明该问题,其实String类中并没有value这个字段值。


  安全性

  String被广泛的使用在其他Java类中充当参数。比如网络连接、打开文件等操作。如果字符串可变,那么类似操作可能导致安全问题。因为某个方法在调用连接操作的时候,他认为会连接到某台机器,但是实际上并没有(其他引用同一String对象的值修改会导致该连接中的字符串内容被修改)。可变的字符串也可能导致反射的安全问题,因为他的参数也是字符串。


  代码示例:

5.png


  不可变对象天生就是线程安全的

  因为不可变对象不能被改变,所以他们可以自由地在多个线程之间共享。不需要任何同步处理。


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

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