漫話：如何給女朋友解釋為什么Java里面的String對(duì)象是不可變的？
String在Java中特別常用，相信很多人都看過(guò)他的源碼，在JDK中，關(guān)于String的類聲明是這樣的：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
}
可以看到，String類是final類型的，那么也就是說(shuō)，String是一個(gè)不可變對(duì)象。
不可變對(duì)象是在完全創(chuàng)建后其內(nèi)部狀態(tài)保持不變的對(duì)象。這意味著，一旦對(duì)象被賦值給變量，我們既不能更新引用，也不能通過(guò)任何方式改變內(nèi)部狀態(tài)。
可是有人會(huì)有疑惑，String為什么不可變，我的代碼中經(jīng)常改變String的值啊，如下：
String s = "abcd";
s = s.concat("ef");
這樣，操作，不就將原本的"abcd"的字符串改變成"abcdef"了么？
但是，雖然字符串內(nèi)容看上去從"abcd"變成了"abcdef"，但是實(shí)際上，我們得到的已經(jīng)是一個(gè)新的字符串了。
如上圖，在堆中重新創(chuàng)建了一個(gè)"abcdef"字符串，和"abcd"并不是同一個(gè)對(duì)象。
所以，一旦一個(gè)string對(duì)象在內(nèi)存(堆)中被創(chuàng)建出來(lái)，他就無(wú)法被修改。而且，String類的所有方法都沒(méi)有改變字符串本身的值，都是返回了一個(gè)新的對(duì)象。
如果我們想要一個(gè)可秀改的字符串，可以選擇StringBuffer 或者 StringBuilder這兩個(gè)代替String。
在知道了"String是不可變"的之后，大家是不是一定都很疑惑：為什么要把String設(shè)計(jì)成不可變的呢？有什么好處呢？
這個(gè)問(wèn)題，困擾過(guò)很多人，甚至有人直接問(wèn)過(guò)Java的創(chuàng)始人James Gosling。
在一次采訪中James Gosling被問(wèn)到什么時(shí)候應(yīng)該使用不可變變量，他給出的回答是:
I would use an immutable whenever I can.
那么，他給出這個(gè)答案背后的原因是什么呢？是基于哪些思考的呢？
其實(shí)，主要是從緩存、安全性、線程安全和性能等角度觸發(fā)的。
緩存
字符串是使用最廣泛的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。大量的字符串的創(chuàng)建是非常耗費(fèi)資源的，所以，Java提供了對(duì)字符串的緩存功能，可以大大的節(jié)省堆空間。
JVM中專門開(kāi)辟了一部分空間來(lái)存儲(chǔ)Java字符串，那就是字符串池。
通過(guò)字符串池，兩個(gè)內(nèi)容相同的字符串變量，可以從池中指向同一個(gè)字符串對(duì)象，從而節(jié)省了關(guān)鍵的內(nèi)存資源。
String s = "abcd";
String s2 = s;
對(duì)于這個(gè)例子，s和s2都表示"abcd"，所以他們會(huì)指向字符串池中的同一個(gè)字符串對(duì)象：
但是，之所以可以這么做，主要是因?yàn)樽址牟蛔冃浴Ｔ囅胍幌?，如果字符串是可變的，我們一旦修改了s的內(nèi)容，那必然導(dǎo)致s2的內(nèi)容也被動(dòng)的改變了，這顯然不是我們想看到的。
安全性
字符串在Java應(yīng)用程序中廣泛用于存儲(chǔ)敏感信息，如用戶名、密碼、連接url、網(wǎng)絡(luò)連接等。JVM類加載器在加載類的時(shí)也廣泛地使用它。
因此，保護(hù)String類對(duì)于提升整個(gè)應(yīng)用程序的安全性至關(guān)重要。
當(dāng)我們?cè)诔绦蛑袀鬟f一個(gè)字符串的時(shí)候，如果這個(gè)字符串的內(nèi)容是不可變的，那么我們就可以相信這個(gè)字符串中的內(nèi)容。
但是，如果是可變的，那么這個(gè)字符串內(nèi)容就可能隨時(shí)都被修改。那么這個(gè)字符串內(nèi)容就完全可信了。這樣整個(gè)系統(tǒng)就沒(méi)有安全性可言了。
線程安全
不可變會(huì)自動(dòng)使字符串成為線程安全的，因?yàn)楫?dāng)從多個(gè)線程訪問(wèn)它們時(shí)，它們不會(huì)被更改。
因此，一般來(lái)說(shuō)，不可變對(duì)象可以在同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)線程之間共享。它們也是線程安全的，因?yàn)槿绻€程更改了值，那么將在字符串池中創(chuàng)建一個(gè)新的字符串，而不是修改相同的值。因此，字符串對(duì)于多線程來(lái)說(shuō)是安全的。
hashcode緩存
由于字符串對(duì)象被廣泛地用作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們也被廣泛地用于哈希實(shí)現(xiàn)，如HashMap、HashTable、HashSet等。在對(duì)這些散列實(shí)現(xiàn)進(jìn)行操作時(shí)，經(jīng)常調(diào)用hashCode()方法。
不可變性保證了字符串的值不會(huì)改變。因此，hashCode()方法在String類中被重寫，以方便緩存，這樣在第一次hashCode()調(diào)用期間計(jì)算和緩存散列，并從那時(shí)起返回相同的值。
在String類中，有以下代碼：
private int hash;//this is used to cache hash code.
性能
前面提到了的字符串池、hashcode緩存等，都是提升性能的提現(xiàn)。
因?yàn)樽址豢勺?，所以可以用字符串池緩存，可以大大?jié)省堆內(nèi)存。而且還可以提前對(duì)hashcode進(jìn)行緩存，更加高效
由于字符串是應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高字符串的性能對(duì)提高整個(gè)應(yīng)用程序的總體性能有相當(dāng)大的影響。
通過(guò)本文，我們可以得出這樣的結(jié)論：字符串是不可變的，因此它們的引用可以被視為普通變量，可以在方法之間和線程之間傳遞它們，而不必?fù)?dān)心它所指向的實(shí)際字符串對(duì)象是否會(huì)改變。
我們還了解了促使Java語(yǔ)言設(shè)計(jì)人員將該類設(shè)置為不可變類的其他原因。主要考慮的是緩存、安全性、線程安全和性能等方面
關(guān)于作者：漫話編程，是一個(gè)通過(guò)漫畫+音頻的形式講解枯燥的編程知識(shí)的公眾號(hào)。致力于讓編程變得更有樂(lè)趣。
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