String为什么设计成不可变

缺乏、安全感 2024-02-17 11:19 36阅读 0赞

#### String为什么设计成不可变 ####

*  char数组的封装
 *  具体设计
 *   *  1. final关键字修饰字符数组
     *  2. private关键字修饰
     *  3. 没有提供操作原数组的方法
     *  4. final修饰String类型杜绝子类覆盖
 *  设计原因
 *   *  1. 帮助字符串常量池发挥作用
     *  2. 有助于哈希码的计算缓存
     *  3. 保证线程安全避免被修改

## char数组的封装 ##

C语言中就是用的char数组来表示的字符串，在Java的一切皆对象世界中，将char数组进行了封装，用String类型来表达字符串。

## 具体设计 ##

点开String的源码就能发现char数组的身影，可以看到char数组被final关键字修饰，并且是私有成员变量。  
![在这里插入图片描述][94e1fc255bef4c5da87aa8ff8943dc92.png]

### 1. final关键字修饰字符数组 ###

![在这里插入图片描述][c6900102e1964a0ba15c84411be63228.png]  
单纯的字符数组被final关键字修饰，所以不可变。这个说法不准确。因为被**final只代表它不可指向新的数组**，又不能代表数组本身的数据不可被改变。

### 2. private关键字修饰 ###

真正不可变的原因是因为它还被**private**修饰了。  
![在这里插入图片描述][1c4fc2167f914da08a390e00a678831b.png]

### 3. 没有提供操作原数组的方法 ###

并且String没有暴露和提供任何修改字符数组的方法。  
![在这里插入图片描述][9a081d8bfb1746caa196d087be651bbe.png]  
一些字符串操作都是返回的新String对象，绝对不会影响原数据。获取其底层字符数组时，都是复制一个新数组进行返回。原数组也不会受到影响。  
![在这里插入图片描述][dcbba17070cf452997bd3e484cad7562.png]

### 4. final修饰String类型杜绝子类覆盖 ###

并且String类型还被final修饰了，代表其不可被继承。从而杜绝了子类覆盖父类行为的可能。  
![在这里插入图片描述][b3223905ed1e4b47ba4f4ffdd52449e0.png]

## 设计原因 ##

### 1. 帮助字符串常量池发挥作用 ###

首先，只有String不可变了，**字符串常量池**才能发挥作用。  
![在这里插入图片描述][c00aa0194bf94ec692bf363c2a2e87f4.png]  
用字面量创建字符串时，字符串常量池会返回已有对象的引用。如果字符串可变，那引用的值就可以随时修改，并能随时影响到其他的引用，从而数据会发生各种错误。这样常量池还谈何复用呢。  
![在这里插入图片描述][787260151d9c42ce95f2e223cadca06f.png]

### 2. 有助于哈希码的计算缓存 ###

然后，String不可变可以保证它的哈希码也不会变，因此计算一次哈希码后，就可以将其缓存。再用到时就无需计算了，性能更高。  
![在这里插入图片描述][221d9dc5e1b04a738c081db2711469f9.png]  
也正是由于其哈希码不会变，所以可以放心去使用和哈希计算相关的对象，比如HashMap、HashSet。如果String的哈希码会改变，那就会影响到这些对象的哈希计算，从而导致预期之外的结果。

比如你之前明明存储了一个String对象，到后面你发现找不到原对象了。

### 3. 保证线程安全避免被修改 ###

最后一个很重要的原因就是不可变对象都是线程安全的。因为你不用担心当前线程使用的对象会被其他线程修改。可以发现不可变对象有诸多优点，所以Java中有许多对象都设计成了不可变，比如BigDecimal。

**参考资料**：[【每天一个技术点】String为什么不可变，有什么好处吗][String]

[94e1fc255bef4c5da87aa8ff8943dc92.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/0f5f022c7ab04543a578a184ecfd79f7.png
[c6900102e1964a0ba15c84411be63228.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/d54770892387484b886422ca84b9edd2.png
[1c4fc2167f914da08a390e00a678831b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/f171cf09d5fc4c66836e229d424bb4d0.png
[9a081d8bfb1746caa196d087be651bbe.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/23effea13ffe4825a9461958681c4f12.png
[dcbba17070cf452997bd3e484cad7562.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/859c5b9e5d0a4dc6915ae33b3f362d09.png
[b3223905ed1e4b47ba4f4ffdd52449e0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/fb70877510d6493ab80bf254c0758d42.png
[c00aa0194bf94ec692bf363c2a2e87f4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/b61c1a09989c4b76948b379cabde04b7.png
[787260151d9c42ce95f2e223cadca06f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/946d6acc9a0f4bd9a507dce5c9c111c3.png
[221d9dc5e1b04a738c081db2711469f9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/06/fdfad4dd61fe410c9edc7db43fa1cc00.png
[String]: https://www.bilibili.com/video/BV1ea411v7jo/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a1af903e57688df870625021f7f3a7eb