为什么Java中String是不可变的

为什么Java中String是不可变的，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

前言

String 是 Java 语言非常基础和重要的类，提供了构造和管理字符串的各种基本逻辑。它是典型的 Immutable 类，被声明成为 final class，所有属性也都是 final 的(hashCode方法除外)。也由于它的不可变性，类似拼接、裁剪字符串等动作，都会产生新的 String 对象。

一·什么是不可变对象

不可变对象是指一旦创建完成就不能再被修改的对象。也就说一旦一个对象被赋值了，这个对象的引用或者内部状态都不能被修改，对象所暴露的public方法不允许你修改

二·为什么使用不可变对象

使用不可变对象有四个优点：缓存，安全，同步，性能。使用不可变对象可以省去很多不必要的麻烦，而且很对场景下只能使用不可变对象（例如缓存结果）。对于可变对象传参或者赋值的时候，必须要copy这个可变参数的值，因为我们不知道这个可变对象的值何时会被修改。但如果使用的是final类型，就只需要copy这个变量的引用。因为Java确保了final类型的值不会被修改。

三·String的不可变

1.String的底层数据结构

String使用一个声明为final的字符数组value来存储值，value一旦赋值后所指向的地址就不能再被修改。虽然数组的值可以修改，但是String类本身并没有提供能够修改value数组值的方法。

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

补充一下：当使用final修饰基本类型变量时，不能对基本类型变量重新赋值，因此基本类型变量不能被改变；但对于引用类型的变量，JDK保证的是变量指向的地址不会被改变（即指向的始终是同一个对象），至于地址的值（对象的值）是可以改变的。

2.字符串常量池

在前文中指出使用String这种不可变对象便于缓存，而jdk就为String提供了字符串常量池。字符串是最常使用的数据结构，缓存String并重复使用可以极大的节省Heap空间，因为相同的String变量指向了常量池中相同地址的值。例如以下代码只在字符串常量池中创建一个String对象

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";
System.out.println(string1 == string2);
//代码输出结果为true

如图所示，如果String是可变的，那修改string1变量所指向的地址的内容，就会导致string2的内容也被修改了

3.安全

String在Java应用中被大量用于存储敏感信息（用户名，密码，URL等），也被JVM Class Loader用于加载类信息，因此十分有必要保证String的安全

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

如上代码片段，方法传入一个userName的变量，第一步先检查改变量是否都是字母数字，然后执行sql 假设String是可变的，且方法已经执行过代码1还未执行代码2的时候，这时候上游调用方还持有参数userName的引用，如果调用方此时修改了userName的值，那就相当于混过了代码1出的安全检查。那么SQL注入的风险就会增加了

4.同步

“不可变”保证在并发编程模型中，不同Thread不能修改String的值，如果某个Thread修改了一个String值，这个值就会被缓存到StringPool中，也就是说对于String的引用是安全的。

5.Hashcode缓存

JDK提供了很多hash操作的数据结构：HashMap,HashTable,HashSet等，当在这些类上操作的时候，hashCode()方法就会被频繁的调用。“不可变”保证了String对象的值不会被修改，所以hash值也就不会被修改。对于不变的值就可以缓存起来以便之后调用hasCode()方法的时候就可以直接取出缓存中的值 JDK源码中String代码片段如下：

 /** 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对象有一个属性hash用于缓存hasCode()第一次计算的结果，之后调用hashCode()方法就直接从缓存中取出来

关于为什么Java中String是不可变的问题的解答就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，如果你还有很多疑惑没有解开，可以关注亿速云行业资讯频道了解更多相关知识。