Java 常识（008）：为什么String在Java中是不可变的？

悠悠 2022-03-19 11:30 273阅读 0赞

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。

## 1、字符串池 ##

字符串池（String intern pool）是方法区的特殊存储区域。创建字符串时，如果池中已存在该字符串时，将返回现有字符串的引用，而不是创建新对象。

以下代码将在堆中创建一个字符串对象。

String string1 = "abcd";
    String string2 = "abcd";

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA2NDcwMzU_size_16_color_FFFFFF_t_70]

> 需要注意的是，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。

## 2、缓存Hashcode ##

Java中经常会用到字符串的哈希码（hashcode）。例如，在HashMap或HashSet中，字符串的不可变能保证其hashcode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，有以下这段代码

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

此处的 hash 变量就是为了保存了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，直接获取即可。

## 3、易于在其他对象中使用 ##

为了更好的说明，请看以下代码：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
    set.add(new String("a"));
    set.add(new String("b"));
    set.add(new String("c"));
     
    for(String a: set)
    	a.value = "a";

以上例子中，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。

## 4、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。

String 在其他 Java 类中被广泛作为参数使用，比如网络连接、打开文件等操作。如果字符串可变，那么类似这样的操作可能导致安全问题。比如，当某个方法在调用连接操作时，他会认为连接到了它已知的某台机器，但实际并没有。因为引用同一String对象的值被修改了。同时可变字符串也可能在Reflection中引起安全问题，因为参数是字符串。

代码示例如下：

boolean connect(string s){
        if (!isSecure(s)) { 
    throw new SecurityException(); 
    }
        //here will cause problem, if s is changed before this by using other references.    
        causeProblem(s);
    }

## 5、不可变对象自然是线程安全的 ##

由于无法更改不可变对象，因此可以在多个线程之间自由共享它们，不存在同步的问题。

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

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