今天動力節點java培訓機構小編為大家分享“java中string的不可變性詳解”，希望通過此文能夠幫助大家，下面就隨小編一起看看java中string的不可變性詳解的內容吧。

一、java string 原理(為什么說String類是不可變的)

　　1、什么是不可變對象

　　如果一個對象在創建之后就不能再改變它的狀態，那么這個對象是不可變的(Immutable)。不能改變狀態的意思是，不能改變對象內的成員變量，包括基本數據類型變量的值不能改變，引用類型的變量不能指向其他的對象，引用類型指向的對象的狀態也不能改變。

　　2、final關鍵字的作用

　　如果要創建一個不可變對象，關鍵一步就是要將所有的成員變量聲明為final類型。所以下面簡單回顧一下final關鍵字的作用：

　　final修飾類，表示該類不能被繼承，俗稱斷子絕孫類，該類的所有方法自動地成為final方法

　　final修飾方法，表示子類不可重寫該方法

　　final修飾基本數據類型變量，表示該變量為常量，值不能再修改

　　final修飾引用類型變量，表示該引用在構造對象之后不能指向其他的對象，但該引用指向的對象的狀態可以改變

　　3、String類不可變性的分析

　　先看下面這段代碼：

String s = "abc";    //(1)

System.out.println("s = " + s);

s = "123";    //(2)

System.out.println("s = " + s);

打印結果為：

看到這里，你可能對String是不可變對象產生了疑惑，因為從打印結果可以看出，s的值的確改變了。其實不然，因為s只是一個String對象的引用，并不是String對象本身。

　　當執行(1)處這行代碼之后，會先在方法區的運行時常量池創建一個String對象"abc"，然后在Java棧中創建一個String對象的引用s，并讓s指向"abc"，如下圖所示：

圖1

　　當執行完(2)處這行代碼之后，會在方法區的運行時常量池創建一個新的String對象"123"，然后讓引用s重新指向這個新的對象，而原來的對象"abc"還在內存中，并沒有改變，如下圖所示：

圖2

　　4、String類不可變性的原理

　　要理解String類的不可變性，首先看一下String類中都有哪些成員變量。在JDK1.8中，String的成員變量主要有以下幾個：

public final class String

    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

    /** The value is used for character storage. */

    private final char value[];

    /** Cache the hash code for the string */

    private int hash; // Default to 0

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */

    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

    /**

     * Class String is special cased within the Serialization Stream Protocol.

     *

     * A String instance is written into an ObjectOutputStream according to

     * <a href="{@docRoot}/../platform/serialization/spec/output.html">

     * Object Serialization Specification, Section 6.2, "Stream Elements"</a>

     */

    private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =

        new ObjectStreamField[0];

首先可以看到，String類使用了final修飾符，表明String類是不可繼承的。

　　然后，我們主要關注String類的成員變量value,value是char[]類型，因此String對象實際上是用這個字符數組進行封裝的。再看value的修飾符，使用了private，也沒有提供setter方法，所以在String類的外部不能修改value，同時value也使用了final進行修飾，那么在String類的內部也不能修改value，但是上面final修飾引用類型變量的內容提到，這只能保證value不能指向其他的對象，但value指向的對象的狀態是可以改變的。通過查看String類源碼可以發現，String類不可變，關鍵是因為SUN公司的工程師，在后面所有String的方法里都很小心的沒有去動字符數組里的元素。所以String類不可變的關鍵都在底層的實現，而不僅僅是一個final。

　　5、String對象真的不可變嗎

　　上面提到，value雖然使用了final進行修飾，但是只能保證vaue不能指向其他的對象，但value指向的對象的狀態是可以改變的，也就是說，可以修改value指向的字符數組里面的元素。因為value是private類型的，所以只能使用反射來獲取String對象的value屬性，再去修改value指向的字符數組里面的元素。通過下面的代碼進行驗證：

String s = "Hello World";

System.out.println("s = " + s);

//獲取String類中的value屬性

Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");

//改變value屬性的訪問權限

valueField.setAccessible(true);

//獲取s對象上的value屬性的值

char[] value = (char[]) valueField.get(s);

//改變value所引用的數組中的第6個字符

value[5] = '_';

System.out.println("s = " + s);

打印結果為：

s = Hello World

s = Hello_World

在上述代碼中，s始終指向同一個String對象，但是在反射操作之后，這個String對象的內容發生了變化。也就是說，通過反射是可以修改String這種不可變對象的。

二、設計目標（為什么String要設計成不可變的）

在Java中，將String設計成不可變的是綜合考慮到內存、同步、數據結構及安全等各種因素的結果，下文將為各種因素做一個小結。

1、運行時常量池的需要

String s = "abc";

　　執行上述代碼時，JVM首先在運行時常量池中查看是否存在String對象“abc”，如果已存在該對象，則不用創建新的String對象“abc”，而是將引用s直接指向運行時常量池中已存在的String對象“abc”;如果不存在該對象，則先在運行時常量池中創建一個新的String對象“abc”，然后將引用s指向運行時常量池中創建的新String對象。

String s1 = "abc";

String s2 = "abc";

執行上述代碼時，在運行時常量池中只會創建一個String對象"abc"，這樣就節省了內存空間。示意圖如下所示：

圖3

　　2、同步

　　因為String對象是不可變的，所以是多線程安全的，同一個String實例可以被多個線程共享。這樣就不用因為線程安全問題而使用同步。

　　3、允許String對象緩存hashcode

　　查看上文JDK1.8中String類源碼，可以發現其中有一個字段hash，String類的不可變性保證了hashcode的唯一性，所以可以用hash字段對String對象的hashcode進行緩存，就不需要每次重新計算hashcode。所以Java中String對象經常被用來作為HashMap等容器的鍵。

　　4、安全性

　　如果String對象是可變的，那么會引起很嚴重的安全問題。比如，數據庫的用戶名、密碼都是以字符串的形式傳入來獲得數據庫的連接，或者在socket編程中，主機名和端口都是以字符串的形式傳入。因為String對象是不可變的，所以它的值是不可改變的，否則黑客們可以鉆到空子，改變String引用指向的對象的值，造成安全漏洞。

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