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Java的string類為什么是不可變的

更新時(shí)間：2014年04月17日 09:24:59 作者：

這篇文章主要介紹了Java的string類為什么是不可變的，總結(jié)了三個(gè)答案,需要的朋友可以參考下

答案一：

最流行的Java面試題之一就是：什么是不可變對(duì)象(immutable object)，不可變對(duì)象有什么好處，在什么情況下應(yīng)該用，或者更具體一些，Java的String類為什么要設(shè)成immutable類型？
不可變對(duì)象，顧名思義就是創(chuàng)建后不可以改變的對(duì)象，典型的例子就是Java中的String類。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
String s = "ABC";  
s.toLowerCase(); 

如上s.toLowerCase()并沒有改變“ABC“的值，而是創(chuàng)建了一個(gè)新的String類“abc”，然后將新的實(shí)例的指向變量s。
相對(duì)于可變對(duì)象，不可變對(duì)象有很多優(yōu)勢：
1).不可變對(duì)象可以提高String Pool的效率和安全性。如果你知道一個(gè)對(duì)象是不可變的，那么需要拷貝這個(gè)對(duì)象的內(nèi)容時(shí)，就不用復(fù)制它的本身而只是復(fù)制它的地址，復(fù)制地址（通常一個(gè)指針的大?。┬枰苄〉膬?nèi)存效率也很高。對(duì)于同時(shí)引用這個(gè)“ABC”的其他變量也不會(huì)造成影響。
2).不可變對(duì)象對(duì)于多線程是安全的，因?yàn)樵诙嗑€程同時(shí)進(jìn)行的情況下，一個(gè)可變對(duì)象的值很可能被其他進(jìn)程改變，這樣會(huì)造成不可預(yù)期的結(jié)果，而使用不可變對(duì)象就可以避免這種情況。
當(dāng)然也有其他方面原因，但是Java把String設(shè)成immutable最大的原因應(yīng)該是效率和安全。

答案二：

這是一個(gè)老生常談的話題(This is an old yet still popular question). 在Java中將String設(shè)計(jì)成不可變的是綜合考慮到各種因素的結(jié)果,想要理解這個(gè)問題,需要綜合內(nèi)存,同步,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及安全等方面的考慮. 在下文中,我將為各種原因做一個(gè)小結(jié)。

1. 字符串常量池的需要

字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池) 是Java堆內(nèi)存中一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)域, 當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象時(shí),假如此字符串值已經(jīng)存在于常量池中,則不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象,而是引用已經(jīng)存在的對(duì)象。
如下面的代碼所示,將會(huì)在堆內(nèi)存中只創(chuàng)建一個(gè)實(shí)際String對(duì)象.

復(fù)制代碼代碼如下:

String s1 = "abcd";  
String s2 = "abcd";  

示意圖如下所示:

假若字符串對(duì)象允許改變,那么將會(huì)導(dǎo)致各種邏輯錯(cuò)誤,比如改變一個(gè)對(duì)象會(huì)影響到另一個(gè)獨(dú)立對(duì)象. 嚴(yán)格來說，這種常量池的思想,是一種優(yōu)化手段.

請(qǐng)思考: 假若代碼如下所示，s1和s2還會(huì)指向同一個(gè)實(shí)際的String對(duì)象嗎?

復(fù)制代碼代碼如下:

String s1= "ab" + "cd";  
String s2= "abc" + "d";  

也許這個(gè)問題違反新手的直覺, 但是考慮到現(xiàn)代編譯器會(huì)進(jìn)行常規(guī)的優(yōu)化, 所以他們都會(huì)指向常量池中的同一個(gè)對(duì)象. 或者,你可以用 jd-gui 之類的工具查看一下編譯后的class文件.

2. 允許String對(duì)象緩存HashCode

Java中String對(duì)象的哈希碼被頻繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。

字符串不變性保證了hash碼的唯一性,因此可以放心地進(jìn)行緩存.這也是一種性能優(yōu)化手段,意味著不必每次都去計(jì)算新的哈希碼. 在String類的定義中有如下代碼:

復(fù)制代碼代碼如下:

private int hash;//用來緩存HashCode

3. 安全性

String被許多的Java類(庫)用來當(dāng)做參數(shù),例如網(wǎng)絡(luò)連接地址URL,文件路徑path,還有反射機(jī)制所需要的String參數(shù)等, 假若String不是固定不變的,將會(huì)引起各種安全隱患。
假如有如下的代碼:

復(fù)制代碼代碼如下:

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) { 
throw new SecurityException(); 
}
    // 如果在其他地方可以修改String,那么此處就會(huì)引起各種預(yù)料不到的問題/錯(cuò)誤 
    causeProblem(s);
}

總體來說, String不可變的原因包括設(shè)計(jì)考慮,效率優(yōu)化問題,以及安全性這三大方面. 事實(shí)上,這也是Java面試中的許多 "為什么" 的答案。

答案三：String類不可變性的好處

String是所有語言中最常用的一個(gè)類。我們知道在Java中，String是不可變的、final的。Java在運(yùn)行時(shí)也保存了一個(gè)字符串池(String pool)，這使得String成為了一個(gè)特別的類。

String類不可變性的好處

1.只有當(dāng)字符串是不可變的，字符串池才有可能實(shí)現(xiàn)。字符串池的實(shí)現(xiàn)可以在運(yùn)行時(shí)節(jié)約很多heap空間，因?yàn)椴煌淖址兞慷贾赶虺刂械耐粋€(gè)字符串。但如果字符串是可變的，那么String interning將不能實(shí)現(xiàn)(譯者注：String interning是指對(duì)不同的字符串僅僅只保存一個(gè)，即不會(huì)保存多個(gè)相同的字符串。)，因?yàn)檫@樣的話，如果變量改變了它的值，那么其它指向這個(gè)值的變量的值也會(huì)一起改變。
2.如果字符串是可變的，那么會(huì)引起很嚴(yán)重的安全問題。譬如，數(shù)據(jù)庫的用戶名、密碼都是以字符串的形式傳入來獲得數(shù)據(jù)庫的連接，或者在socket編程中，主機(jī)名和端口都是以字符串的形式傳入。因?yàn)樽址遣豢勺兊模运闹凳遣豢筛淖兊?，否則黑客們可以鉆到空子，改變字符串指向的對(duì)象的值，造成安全漏洞。
3.因?yàn)樽址遣豢勺兊模允嵌嗑€程安全的，同一個(gè)字符串實(shí)例可以被多個(gè)線程共享。這樣便不用因?yàn)榫€程安全問題而使用同步。字符串自己便是線程安全的。
4.類加載器要用到字符串，不可變性提供了安全性，以便正確的類被加載。譬如你想加載java.sql.Connection類，而這個(gè)值被改成了myhacked.Connection，那么會(huì)對(duì)你的數(shù)據(jù)庫造成不可知的破壞。
5.因?yàn)樽址遣豢勺兊?，所以在它?chuàng)建的時(shí)候hashcode就被緩存了，不需要重新計(jì)算。這就使得字符串很適合作為Map中的鍵，字符串的處理速度要快過其它的鍵對(duì)象。這就是HashMap中的鍵往往都使用字符串。
以上就是我總結(jié)的字符串不可變性的好處。

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