String類爲什麼被設計爲不可變的？

從哪看出來String類是不可變的？

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
}

String類的值是保存在value數組中的，並且是被private final修飾的

1. private修飾，表明外部的類是訪問不到value的，同時子類也訪問不到，當然String類不可能有子類，因爲類被final修飾了
2. final修飾，表明value的引用是不會被改變的，而value只會在String的構造函數中被初始化，而且並沒有其他方法可以修改value數組中的值，保證了value的引用和值都不會發生變化

所以我們說String類是不可變的。

而很多方法，如substring並不是在原來的String類上進行操作，而是生成了新的String類

public String substring(int beginIndex) {
	if (beginIndex < 0) {
		throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
	}
	int subLen = value.length - beginIndex;
	if (subLen < 0) {
		throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
	}
	return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}

爲什麼String被設置爲不可變的？

字符串常量池

Java有8種基本數據類型
整數類型：byte，short，int，long。包裝類型爲Byte，Short，Integer，Long
浮點類型：float、double。包裝類型爲Float，Double
字符類型：char。包裝類型爲Character
布爾類型：boolean。包裝類型爲Boolean

8種包裝類型中除了Float，Double沒有實現常量池，剩下的都實現了，當然都是通過享元模式實現的

String類的常量池是在JVM層面實現的。

爲什麼要有常量池？

常量池是爲了避免頻繁的創建和銷燬對象而影響系統性能，其實現了對象的共享。
例如字符串常量池，在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個常量池中。

1. 節省內存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合併，只佔用一個空間。
2. 節省運行時間：比較字符串時，== 比equals()快。對於兩個引用變量，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實際值是否相等。

字符串常量池放在哪？

jdk1.7之前的不討論，從jdk1.7開始，字符串常量池就開始放在堆中，然後本文的所有內容都是基於jdk1.8的

下面這個代碼還是經常被問到的

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
String str3 = new String("abc");
String str4 = new String("abc");
// true
System.out.println(str1 == str2);
// false
System.out.println(str1 == str3);
// false
System.out.println(str3 == str4);

內存中的結構如下

其中常量池中存的是引用

解釋一下上面代碼的輸出，Java中有2種創建字符串對象的方式

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
// true
System.out.println(str1 == str2);

採用字面值的方式創建一個字符串時，JVM首先會去字符串池中查找是否存在"abc"這個對象

如果不存在，則在字符串池中創建"abc"這個對象，然後將池中"abc"這個對象的地址賦給str1，這樣str1會指向池中"abc"這個字符串對象

如果存在，則不創建任何對象，直接將池中"abc"這個對象的地址返回，賦給str2。因爲str1、str2指向同一個字符串池中的"abc"對象，所以結果爲true。

String str3 = new String("abc");
String str4 = new String("abc");
// false
System.out.println(str3 == str4);

採用new關鍵字新建一個字符串對象時，JVM首先在字符串池中查找有沒有"abc"這個字符串對象，

如果沒有，則首先在字符串池中創建一個"abc"字符串對象，然後再在堆中創建一個"abc"字符串對象，然後將堆中這個"abc"字符串對象的地址賦給str3

如果有，則不在池中再去創建"abc"這個對象了，直接在堆中創建一個"abc"字符串對象，然後將堆中的這個"abc"對象的地址賦給str4。這樣，str4就指向了堆中創建的這個"abc"字符串對象；

因爲str3和str4指向的是不同的字符串對象，結果爲false。

緩存HashCode

String類在被創建的時候，hashcode就被緩存到hash成員變量中，因爲String類是不可變的，所以hashcode是不會改變的。這樣每次想使用hashcode的時候直接取就行了，而不用重新計算，提高了效率

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

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0
	
}

可以用作HashMap的key

由於String類不可變的特性，所以經常被用作HashMap的key，如果String類是可變的，內容改變，hashCode也會改變，當根據這個key從HashMap中取的時候有可能取不到value，或者取到錯的value

線程安全

不可變對象天生就是線程安全的，這樣可以避免在多線程環境下對String做同步操作

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參考博客

[1]https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1592637033&ver=2411&signature=alSwI0tpXmnpwBII3UYs1lFZqTk2rx1VymKrT-tfFt86HNwLbLHfMqxloqZhERqHtwi-Ezrx6ksZ-hL19oc0xbqVzXw2yicU77LuqYkFMBlYoBTohvdysefGXMHY6W9l&new=1