Java的String不可變性

atinosun 發(fā)布于2019-08-19 11:07 / 945人閱讀

摘要：但是通過構(gòu)造函數(shù)的并不是。通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的變量在機(jī)制上與其他對(duì)象一致，都是在上創(chuàng)建新的對(duì)象，然后把引用賦給變量。此外，的方法和等方法實(shí)現(xiàn)均是調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了新的對(duì)象，所以他們返回的也都是存在于上的新對(duì)象。

String經(jīng)常在一個(gè)語言中或多或少都有些特殊地位。在Java亦不例外。今天先來討論，String是不可變的。

String是引用類型，String變量?jī)?chǔ)存一個(gè)地址，地址指向內(nèi)存堆中的String對(duì)象。當(dāng)我們說變量不可變，有兩種不可變性：

變量?jī)?chǔ)存的地址不可變；

地址指向的對(duì)象內(nèi)容不可變。

String的不可變指的是哪一種？下面用例子來看。

通常有人在疑問String不可變時(shí)，會(huì)舉這樣的例子：我們平時(shí)不都像下面這樣在“修改”String字符串嗎：

String s = "hello,world";
s = "Hello,coder";
System.out.println(s);    //Hello,coder

我認(rèn)為這只是一個(gè)語義上的誤導(dǎo)。賦值操作符=通常作用于基本數(shù)據(jù)類型時(shí)，確是修改變量的值。所以在這里讓人誤以為也是修改了變量的內(nèi)容。但是對(duì)于引用類型String，s="Hello,coder"的實(shí)際作用是將變量s指向另一個(gè)內(nèi)容為Hello,coder的新的對(duì)象。

所以，對(duì)于String不可變性的結(jié)論顯而易見了：String變量指向的地址是可變的，他的不可變性當(dāng)然說的是第二種——地址指向的對(duì)象內(nèi)容不可變。

縱覽String的方法，String類確實(shí)沒有提供能從String外部修改對(duì)象的方法。我們熟悉的replace,substring等等方法都要返回一個(gè)String，其實(shí)都是在返回一個(gè)新的對(duì)象，而沒有修改原有的對(duì)象。

為什么要設(shè)計(jì)成對(duì)象內(nèi)容不可變？

String常量池

一個(gè)說法是便于實(shí)現(xiàn)String常量池。String存在于常量池中，當(dāng)新創(chuàng)建一個(gè)字符串變量，如果字符串在內(nèi)存中已經(jīng)存在，那么就會(huì)把這個(gè)已經(jīng)存在于常量池對(duì)象的地址賦給變量。這樣可節(jié)省內(nèi)存開銷。

但這不完全對(duì)。

只有兩種情況下創(chuàng)建的String變量，他們才會(huì)指向常量池中的同一對(duì)象：

String是字面直接量賦值創(chuàng)建。字面直接量是編譯期常量，變量會(huì)指向常量池中的對(duì)象。所有字面量賦值創(chuàng)建的String變量都會(huì)指向常量池中的對(duì)象。

通過String類的intern()方法得到String變量也是指向常量池中的對(duì)象。

但是通過構(gòu)造函數(shù)new String()的并不是。通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的String變量在機(jī)制上與其他對(duì)象一致，都是在heap上創(chuàng)建新的對(duì)象，然后把引用賦給變量。

簡(jiǎn)單例子驗(yàn)證。

String a = "hello,world";
String b = "hello,world";
boolean c = (a == b);                  //true

String d = new String("hello,world");
String e = new String("hello,world");;
boolean f = (d == e);                  //false

String g = d.intern();
boolean h = (a == g);                 //true

此外，String的方法substring,relpace和split等方法實(shí)現(xiàn)均是調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了新的對(duì)象，所以他們返回的String也都是存在于heap上的新對(duì)象。

綜上來看似乎節(jié)省不了多少內(nèi)存，畢竟程序中編譯常量是少數(shù)，大多數(shù)String都是在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生。

線程安全

這一點(diǎn)顯而易見，對(duì)象內(nèi)容都不可變了，自然不會(huì)有線程安全問題。

代碼安全

String經(jīng)常被用來存儲(chǔ)server connection, database connection或者file path等等。如果String可變，一旦代碼某處改動(dòng)了字符串，會(huì)對(duì)系統(tǒng)有安全和穩(wěn)定性威脅。發(fā)生在其他普通字符串，則是不可預(yù)料的bug。尤其是代碼復(fù)雜度很高的時(shí)候，一個(gè)字符串對(duì)象被多個(gè)變量引用，直接修改對(duì)象內(nèi)容，引起所有引用該對(duì)象的變量都發(fā)生變化，容易引起bug。

當(dāng)然這一點(diǎn)主要是降低程序員的錯(cuò)誤和bug的可能。

其實(shí)，話說回來，在JAVA里，String不可變也并非特殊，所有包裝類Interger，Boolean等都是不可變類。