爲什麼Java中的String是不可變的

原文出處:https://www.programcreek.com/2013/04/why-string-is-immutable-in-java/ 

JavaString類是不可變的,簡單來說,一個不可變的類就意味着他的實例是不可修改的,實例的所有信息都是在實例創建的時候被初始化並且不可被修改。不可變類的設計有很多優點。這篇博文主要從內存,同步和數據結構的角度來具體說明這種不可變的概念。 

String Pool的需要

String PoolString intern pool)是在方法區的一塊特殊存儲區域。當一個String被創建時如果發現當前String已經存在於String Pool,則會返回一個已存在String的引用而不會新建一個對象。

以下代碼只會創建一個String對象在堆內存中。

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";

  下圖是創建的過程:

image.png

如果一個String是可變的,改變了一個引用指向的String會導致其他引用得到錯誤的值。

緩存Hashcode

Java中,對於StringHashcode使用是非常頻繁的,例如在HashMapHashSet中。將String設計成不可變可以保證他的Hashcode始終一致,這樣Hashcode就可以被緩存並且不用擔心變化。這就意味着,不需要在每次使用String的時候都去計算他的Hashcode,這也使得程序運行的更加高效。

 

String類中,關於Hashcode的代碼如下

private int hash;//this is used to cache hash code.

簡化其他對象的使用

爲了更加詳細的闡述,我們考慮以下程序:

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add(new String("a"));
set.add(new String("b"));
set.add(new String("c"));
 
for(String a: set)
a.value = "a";

 

在這個例子中,如果String是可變的,那麼就會違背set的設計初衷(set包含不重複的元素)。當然,上面的例子只是爲了論證,實際上String類中沒有value這個字段。

安全

String在很多Java類中被廣泛用作參數,例如網絡連接,文件打開等。假設String是可變的,一個連接或者一個文件就可能被改變,這會導致嚴重的安全隱患。某個方法以爲正在連接到一個機器,實際並沒有。可變的String還可能在反射的時候引發安全問題,因爲反射的參數類型也是String

以下是代碼示例:

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) {
throw new SecurityException();
}
    //here will cause problem, if s is changed before this by using other references.   
    causeProblem(s);
}

不可變對象天生線程安全

因爲不可變對象不能被改變,他們可以在多線程中被自由的共享,這就消除了對象同步的需求。

總的來說,String被設計成不可變的出發點是效率和安全。這也是不可變類在很多情況下被優先使用的原因。



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