為什么Java中String是不可變的

為什么Java中String是不可變的，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

前言

String 是 Java 語言非常基礎和重要的類，提供了構造和管理字符串的各種基本邏輯。它是典型的 Immutable 類，被聲明成為 final class，所有屬性也都是 final 的(hashCode方法除外)。也由于它的不可變性，類似拼接、裁剪字符串等動作，都會產生新的 String 對象。

一·什么是不可變對象

不可變對象是指一旦創建完成就不能再被修改的對象。也就說一旦一個對象被賦值了，這個對象的引用或者內部狀態都不能被修改，對象所暴露的public方法不允許你修改

二·為什么使用不可變對象

使用不可變對象有四個優點：緩存，安全，同步，性能。使用不可變對象可以省去很多不必要的麻煩，而且很對場景下只能使用不可變對象（例如緩存結果）。對于可變對象傳參或者賦值的時候，必須要copy這個可變參數的值，因為我們不知道這個可變對象的值何時會被修改。但如果使用的是final類型，就只需要copy這個變量的引用。因為Java確保了final類型的值不會被修改。

三·String的不可變

1.String的底層數據結構

String使用一個聲明為final的字符數組value來存儲值，value一旦賦值后所指向的地址就不能再被修改。雖然數組的值可以修改，但是String類本身并沒有提供能夠修改value數組值的方法。

    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

補充一下：當使用final修飾基本類型變量時，不能對基本類型變量重新賦值，因此基本類型變量不能被改變；但對于引用類型的變量，JDK保證的是變量指向的地址不會被改變（即指向的始終是同一個對象），至于地址的值（對象的值）是可以改變的。

2.字符串常量池

在前文中指出使用String這種不可變對象便于緩存，而jdk就為String提供了字符串常量池。字符串是最常使用的數據結構，緩存String并重復使用可以極大的節省Heap空間，因為相同的String變量指向了常量池中相同地址的值。例如以下代碼只在字符串常量池中創建一個String對象

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";
System.out.println(string1 == string2);
//代碼輸出結果為true

如圖所示，如果String是可變的，那修改string1變量所指向的地址的內容，就會導致string2的內容也被修改了

3.安全

String在Java應用中被大量用于存儲敏感信息（用戶名，密碼，URL等），也被JVM Class Loader用于加載類信息，因此十分有必要保證String的安全

void criticalMethod(String userName) {
    // 1.安全檢查
    if (!isAlphaNumeric(userName)) {
        throw new SecurityException();
    }
     
   // 2.更新DB
    connection.executeUpdate("UPDATE Customers SET Status = 'Active' " +
      " WHERE UserName = '" + userName + "'");
}

如上代碼片段，方法傳入一個userName的變量，第一步先檢查改變量是否都是字母數字，然后執行sql 假設String是可變的，且方法已經執行過代碼1還未執行代碼2的時候，這時候上游調用方還持有參數userName的引用，如果調用方此時修改了userName的值，那就相當于混過了代碼1出的安全檢查。那么SQL注入的風險就會增加了

4.同步

“不可變”保證在并發編程模型中，不同Thread不能修改String的值，如果某個Thread修改了一個String值，這個值就會被緩存到StringPool中，也就是說對于String的引用是安全的。

5.Hashcode緩存

JDK提供了很多hash操作的數據結構：HashMap,HashTable,HashSet等，當在這些類上操作的時候，hashCode()方法就會被頻繁的調用。“不可變”保證了String對象的值不會被修改，所以hash值也就不會被修改。對于不變的值就可以緩存起來以便之后調用hasCode()方法的時候就可以直接取出緩存中的值 JDK源碼中String代碼片段如下：

 /** Cache the hash code for the string */
 private int hash; // Default to 0


    /**
     * Returns a hash code for this string. The hash code for a
     * {@code String} object is computed as
     * <blockquote><pre>
     * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
     * </pre></blockquote>
     * using {@code int} arithmetic, where {@code s[i]} is the
     * <i>i</i>th character of the string, {@code n} is the length of
     * the string, and {@code ^} indicates exponentiation.
     * (The hash value of the empty string is zero.)
     *
     * @return  a hash code value for this object.
     */
    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

可以看到String對象有一個屬性hash用于緩存hasCode()第一次計算的結果，之后調用hashCode()方法就直接從緩存中取出來

關于為什么Java中String是不可變的問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。