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为什么Java要把字符串设计成不可变的

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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

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

下面是图示:

string

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:

private int hash;//this is used to cache hash code.

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:

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";

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:

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) { 
throw new SecurityException(); 
}
    //如果s在该操作之前被其他的引用所改变,那么就可能导致问题。   
    causeProblem(s);
}

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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评论 4

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  1. #1

    本文就是胡说八道!
    既然不可变有这么多优势,为啥不把其他类都弄成不可变的 ?

    天空3年前 (2016-03-03)回复
    • 你这直接给我问蒙了,,,不过我想大概是这样,比如String a = abcd; a = defc; 这样其实是在内存中又新开辟了空间给了defc,然后把a的引用指向defc;如果大家都是不可变类,那每次赋值岂不是要都新开辟空间,尽管jvm有gc,,估计它也忙不过来

      皇阿玛7个月前 (03-29)回复
  2. #2

    原文中: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;;;
    如果修改其中一个,不应该是被修改的引用指向新字符串么,,,对原来的那个没被修改的有啥影响啊

    皇阿玛7个月前 (03-29)回复
    • 前面还有一句话:如果字符串可变的话

      若即若离6个月前 (04-30)回复

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