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本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「飛天小牛肉」，作者飛天小牛肉。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系飛天小牛肉公眾號(hào)。
String 為啥不可變?因?yàn)?String 中的 char 數(shù)組被 final 修飾。這套回答相信各位已經(jīng)背爛了，But 這并不正確!
- 面試官：講講 String、StringBuilder、StringBuffer 的區(qū)別
- 我：String 不可變，而 StringBuilder 和 StringBuffer 可變，叭叭叭 ......
- 面試官：String 為什么不可變?
- 我：String 被 final 修飾，這說(shuō)明 String 不可繼承;并且String 中真正存儲(chǔ)字符的地方是 char 數(shù)組，這個(gè)數(shù)組被 final 修飾，所以 String 不可變
- 面試官：String 的不可變真的是因?yàn)?final 嗎?
- 我：是.....是的吧
- 面試官：OK，你這邊還有什么問(wèn)題嗎?
- 我：卒......
什么是不可變?
《Effective Java》中對(duì)于不可變對(duì)象(Immutable Object)的定義是：對(duì)象一旦被創(chuàng)建后，對(duì)象所有的狀態(tài)及屬性在其生命周期內(nèi)不會(huì)發(fā)生任何變化。這就意味著，一旦我們將一個(gè)對(duì)象分配給一個(gè)變量，就無(wú)法再通過(guò)任何方式更改對(duì)象的狀態(tài)了。
String 不可變的表現(xiàn)就是當(dāng)我們?cè)噲D對(duì)一個(gè)已有的對(duì)象 "abcd" 賦值為 "abcde"，String 會(huì)新創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象：
String 為什么不可變?
String 用 final 修飾 char 數(shù)組，這個(gè)數(shù)組無(wú)法被修改，這么說(shuō)確實(shí)沒(méi)啥問(wèn)題。
但是!!!這個(gè)無(wú)法被修改僅僅是指引用地址不可被修改(也就是說(shuō)棧里面的這個(gè)叫 value 的引用地址不可變，編譯器不允許我們把 value 指向堆中的另一個(gè)地址)，并不代表存儲(chǔ)在堆中的這個(gè)數(shù)組本身的內(nèi)容不可變。舉個(gè)例子：
如果我們直接修改數(shù)組中的元素，是完全 OK 的：
那既然我們說(shuō) String 是不可變的，那顯然僅僅靠 final 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的：
1)首先，char 數(shù)組是 private 的，并且 String 類沒(méi)有對(duì)外提供修改這個(gè)數(shù)組的方法，所以它初始化之后外界沒(méi)有有效的手段去改變它;
2)其次，String 類被 final 修飾的，也就是不可繼承，避免被他人繼承后破壞;
3)最重要的!是因?yàn)?Java 作者在 String 的所有方法里面，都很小心地避免去修改了 char 數(shù)組中的數(shù)據(jù)，涉及到對(duì) char 數(shù)組中數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的操作全部都會(huì)重新創(chuàng)建一個(gè) String 對(duì)象。你可以隨便翻個(gè)源碼看看來(lái)驗(yàn)證這個(gè)說(shuō)法，比如 substring 方法：
為什么要設(shè)計(jì)成不可變的呢?
1)首先，字符串常量池的需要。
我們來(lái)回顧一下字符串常量池的定義：大量頻繁的創(chuàng)建字符串，將會(huì)極大程度的影響程序的性能。為此，JVM 為了提高性能和減少內(nèi)存開(kāi)銷，在實(shí)例化字符串常量的時(shí)候進(jìn)行了一些優(yōu)化：
- 為字符串開(kāi)辟了一個(gè)字符串常量池 String Pool，可以理解為緩存區(qū)
- 創(chuàng)建字符串常量時(shí)，首先檢查字符串常量池中是否存在該字符串
- 若字符串常量池中存在該字符串，則直接返回該引用實(shí)例，無(wú)需重新實(shí)例化;若不存在，則實(shí)例化該字符串并放入池中。
如下面的代碼所示，堆內(nèi)存中只會(huì)創(chuàng)建一個(gè) String 對(duì)象：
- String str1 = "hello";
- String str2 = "hello";
- System.out.println(str1 == str2) // true
假設(shè) String 允許被改變，那如果我們修改了 str2 的內(nèi)容為 good，那么 str1 也會(huì)被修改，顯然這不是我們想要看見(jiàn)的結(jié)果。
2)另外一點(diǎn)也比較容易想到，String 被設(shè)計(jì)成不可變就是為了安全。
作為最基礎(chǔ)最常用的數(shù)據(jù)類型，String 被許多 Java 類庫(kù)用來(lái)作為參數(shù)，如果 String 不是固定不變的，將會(huì)引起各種安全隱患。
舉個(gè)例子，我們來(lái)看看將可變的字符串 StringBuilder 存入 HashSet 的場(chǎng)景：
我們把可變字符串 s3 指向了 s1 的地址，然后改變 s3 的值，由于 StringBuilder 沒(méi)有像String 那樣設(shè)計(jì)成不可變的，所以 s3 就會(huì)直接在 s1 的地址上進(jìn)行修改，導(dǎo)致 s1 的值也發(fā)生了改變。于是，糟糕的事情發(fā)生了，HashSet 中出現(xiàn)了兩個(gè)相等的元素，破壞了 HashSet 的不包含重復(fù)元素的原則。
另外，在多線程環(huán)境下，眾所周知，多個(gè)線程同時(shí)想要修改同一個(gè)資源，是存在危險(xiǎn)的，而String 作為不可變對(duì)象，不能被修改，并且多個(gè)線程同時(shí)讀同一個(gè)資源，是完全沒(méi)有問(wèn)題的，所以 String 是線程安全的。
String 真的不可變嗎?
想要改變 String 無(wú)非就是改變 char 數(shù)組 value 的內(nèi)容，而 value 是私有屬性，那么在 Java 中有沒(méi)有某種手段可以訪問(wèn)類的私有屬性呢?
沒(méi)錯(cuò)，就是反射，使用反射可以直接修改 char 數(shù)組中的內(nèi)容，當(dāng)然，一般來(lái)說(shuō)我們不這么做。
看下面代碼：
總結(jié)
總結(jié)來(lái)說(shuō)，并不是因?yàn)?char 數(shù)組是 final 才導(dǎo)致 String 的不可變，而是為了把 String 設(shè)計(jì)成不可變才把 char 數(shù)組設(shè)置為 final 的。下面是一些創(chuàng)建不可變對(duì)象的簡(jiǎn)單策略，當(dāng)然，也并非所有不可變類都完全遵守這些規(guī)則：
- 不要提供 setter 方法(包括修改字段的方法和修改字段引用對(duì)象的方法);
- 將類的所有字段定義為 final、private 的;
- 不允許子類重寫方法。簡(jiǎn)單的辦法是將類聲明為 final，更好的方法是將構(gòu)造函數(shù)聲明為私有的，通過(guò)工廠方法創(chuàng)建對(duì)象;
- 如果類的字段是對(duì)可變對(duì)象的引用，不允許修改被引用對(duì)象。
當(dāng)前題目：String的不可變真的是因?yàn)镕inal嗎？
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