淺談為什么Java里面String類是不可變的

在Java里面String類型是不可變對象，這一點毫無疑問，那么為什么Java語言的設計者要把String類型設計成不可變對象呢？這是一個值得思考的問題

Java語言的創建者James Gosling，曾經在一次采訪中被人問到：什么時候應該使用不可變對象（immutable object），他回答：任何可以使用的時候都會使用。

在這之前，我們先來簡單了解一下，什么是不可變對象？

不可變對象指的是在對象創建之后，對象的內部狀態以及對象的內存指針地址都不不能被改變。在Java里面final關鍵字就是用來輔助創建不可變對象的，但需要注意的是，對于基本類型被final修飾后，就徹底變成了不可變對象，而引用類型被final修飾后，僅僅是指針的內存地址不能改變，如果想要變成徹底的不可變類型，要把該對象里面所有的字段都得用final聲明，包括嵌套的對象，否則對象的內部狀態也是會變化的，這一點需要理解。

ok，下面我們來分析下為什么String是不可變的？

通過String源碼可以看到，String類型的底層是由final修飾的char數組存儲。

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

String能被設計成不可變類型的一個重要前是因為它是編程語言里面使用頻率最高的一種類型。不可變類型帶來的好處，體現在四個方面，分別是：緩存，安全，同步和性能。

（一）緩存

在JVM的運行時數據區域里面，有一個專門的字符串常量池用來存儲字符串字面量，如下面一段代碼：

String s1 = "Hello World";
String s2 = "Hello World";
     
assertThat(s1 == s2).isTrue();

s1和s2變量指針的內存地址其實是一樣的，也就是說他們代表是同一個對象，這是jvm常量池做的優化，當第一個字面量聲明的時候，它的值會被字符串常量池存儲，當s2變量聲明的時候，jvm發現常量池已經存在該對象，所以就不會再創建一次，而是直接將一樣的內存指針賦值給s2變量，從避免了重復創建對象，節省了內存空間。

此外，由于字符串的不可變性，從而可以讓其hashCode也被緩存，在Java里面哈希類數據結構如HashMap, HashTable, HashSet其key用的最多的基本都是String類型，如此一來key的hashCode的也可以在第一次調用之后被緩存，之后直接使用無須重新生成，從而間接的提升訪問效率。

（二）安全

不可變特性也能夠減少了應用程序在運行時間的安全問題，如下面的一段代碼：

void criticalMethod(String userName) {
  // check
  if (!check(userName)) {
    throw new SecurityException(); 
  }
   
  // query 
  query(userName);
  
  }

在上面的一段代碼，在調用這個方法之后，先檢查用戶名，如果合法才可以繼續查詢相關數據，如果String可變，那么攻擊者就可以在通過check驗證之后，再改變查詢的用戶名，那么就會存在安全風險，而不可變性能夠避免和減少這一情況。另一方面，如果String是可變的，那么同時運行的其他線程如果修改這個值，就有可能導致混亂。

（三）同步

由于String類型的不可變性，使得String對象可以安全的在多個線程之間傳遞和訪問，也就是說你在多線程中是不能改變字符串本身的值，而是在堆里面新創建一個字符串然后操作。當然如果沒有final修飾，你是可以改變這個變量的引用地址，也就是說你可以把新生成的內存引用覆蓋原來的變量引用，但這里僅僅是引用，并不是變量的值。這一點要注意。

（四）性能

性能方面，其實前面已經提到了，比如字符串的常量池節省內存，緩存Hash類以字符串做key數據結構的hashCode，從而提高訪問性能等。由于字符串是編程語言里面最廣泛使用的數據結構，所以針對字符串的不可變性帶來的優勢，可以放大到整個運行的應用程序，從而帶來應用程序整體的性能提升。

總結：

本文主要介紹了Java語言里面String類型為什么設計成不可變類型，以及分析了不可變類型的帶來的主要優勢，需要注意的是雖然不可變類型能夠帶來不少的好處，但并不是說其沒有弊端，不可變類型的每一次修改都需要在內存中新生成一個對象，從另一個方面說針對經常變化的對象是不適合使用不可變類型的，這也是為什么Java里面還提供了可修改值的StringBuilder和StringBuffer類，這在實際開發中常常是需要根據具體情況權衡的。

以上所述是小編給大家介紹的為什么Java里面String類是不可變的詳解整合，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對億速云網站的支持！