为什么Java中的字符串是不可变的？

Posted 2020-10-21 巫师的蜕变

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

java字符串是不可变的。不可变类只是一个不能修改实例的类。实例创建时所有的信息都被初始化，并且信息不能被修改。不可变类有许多优点。本文总结了字符串为什么被设计成不可变的原因。这说明在记忆的角度不变性的概念，同步和数据结构。

1.字符串池的要求：

字符串池（字符串特定池）是方法区域中的一个特殊存储区域。当创建字符串时，如果字符串已经存在于池中，则将返回现有字符串的引用，而不是创建新对象。

下面的代码只在堆中创建一个字符串对象：

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

 如图所示：

如果字符串是可变的，用一个引用更改字符串将导致其他引用的值错误。

2.缓存Hashcode：

在Java中，字符串的Hashcode经常被用到。例如，在一个HashMap或HashSet。一成不变的保证hashcode永远是相同的所以它可以兑现，不用担心变化。这意味着，不需要计算hashCode每次使用它。这更有效。

在String类中，它有以下代码：

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

 3.经常使用其他对象：

为了说明这个问题，考虑下面的程序：

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";

在这个例子中，如果字符串是可变的，它的值是可以改变的，将违反设计集（包含非重复元素）。当然，上面的示例仅用于演示目的，在真正的字符串类中没有值字段。

4.安全：

字符串被广泛用于许多java类的参数，如网络连接、打开文件、字符串等都不是一成不变的，一个连接或文件将被改变，这可能导致严重的安全威胁。方法认为它是连接到一台机器，但不是。可变字符串也可能导致反射中的安全问题，因为参数是字符串。

代码如下：

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);
}

5.不可变对象自然是线程安全的：

因为不可变对象不能更改，所以可以在多个线程之间自由共享。这消除了进行同步的要求。

总之，字符串是为了效率和安全原因而不可变的。这也是为什么在很多情况下首选类是不可变类的原因。