Java String 类的不可变性-蒲公英云

Java String 类的不可变性

蔚落 2023-10-09 12:58 108阅读 0赞

文章目录

1. String 不可变的性质
- - 1.1 String 对象连接
  - 1.2 String 不可变实现
1. String 不可变的目的

1. String 不可变的性质

如我们所知，String 对象通常被存在字符串常量池中，一旦一个 String 对象被创建出来，它就无法被修改。对 String 对象的所有修改操作其实都没有改变字符串本身的值，而是返回一个新的 String 对象

1.1 String 对象连接

从源码来看，String 的连接其实正如我们所知道的，不是在原 String 对象上添加字符串，而是将原字符串内容取出，重新组装一个 String 对象返回

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);
    }

在这里插入图片描述

1.2 String 不可变实现

String 不可变性质主要是依靠 final 关键字实现，源码的类声明和真正起到存储作用的字符数组的声明都使用到了 final

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

另外可以看到，源码中对于字符数组 value 的操作都是通过深拷贝来完成的。赋值时是将传入数组保存的元素复制再写入 value 数组，读取时是将 value 数组的值取出再返回一个新的数组，保证了 value 数组的引用不会被外部持有。具体可参考如何设计一个不可变类

// 赋值
public String(char value[]) {
        this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
// 读取
public char[] toCharArray() {
        // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
        char result[] = new char[value.length];
        System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
        return result;
}

2. String 不可变的目的

String 对象不可变其实具有多方面的原因，主要的考虑如下：

字符串常量池的实现
只有当字符串是不可变的，字符串池才可能正确实现。字符串池的实现可以在运行时节约很多内存，因为不同的字符串变量可以指向池中的同一个字符串，避免了多个相同字符串对象的创建。如果字符串可变的话，当两个引用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

在这里插入图片描述

安全性
如果字符串是可变的，那么会引起很严重的安全问题。String 被广泛地充当参数使用，如网络连接、打开文件，甚至是类加载等操作。如果字符串可变，那么这些操作可能导致安全问题。比如某个方法使用字符串作为参数进行连接操作的时候，它认为自己已经连接到某台机器，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改变），这样就会对程序造成不可知的破坏
线程安全
当字符串不可变时，天然就是多线程安全的，因为同一个字符串实例可以被多个线程共享，不用因为线程安全问题而使用同步
效率优化
如果字符串是不可变的，在它创建的时候 hashcode 就可以被缓存，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象
```
/** Cache the hash code for the string */
 private int hash; // Default to 0
```