Java为什么吧String设计为不可变类？

Posted 2022-12-26 杨 戬

文章目录

• • 那么为什么要这么设计呢？
  • • 防止被篡改，保证信息数据的安全性
    • 不变的对象和值是线程安全的
    • 哈希值的唯一性来挺好性能
    • 提高常量池的可用性

在Java中String类由final修饰，所以不能被继承。被final修饰主要是为了让String成为一个不可变类

因为要保证String类的不可变，那么将这个类定义为final 的就很容易理解了。如果没有 final 修饰，那么就会存在String的子类，这些子类可以重写String类的方法，强行改变字符串的值，这便违背了String类设计的初衷。

那么为什么要这么设计呢？

在Java中，String类被设计为不可变类，主要表现在它保存字符串的成员变量是final的。

• Java 9之前字符串采用char[]数组来保存字符，即 private final char[] value ；

• Java 9做了改进，采用byte[]数组来保存字符，即 private final byte[] value ；

之所以要把String类设计为不可变类，主要是出于安全和性能的考虑，可归纳为如下4点。

防止被篡改，保证信息数据的安全性

由于字符串无论在任何 Java 系统中都广泛使用，会用来存储敏感信息，如账号，密码，网络路径，文件处理等场景里，保证字符串 String 类的安全性就尤为重要了，如果字符串是可变的，容易被篡改，那我们就无法保证使用字符串进行操作时，它是安全的，很有可能出现 SQL 注入，访问危险文件等操作。

不变的对象和值是线程安全的

在多线程中，只有不变的对象和值是线程安全的，可以在多个线程中共享数据。由于 String 天然的不可变，当一个线程”修改“了字符串的值，只会产生一个新的字符串对象，不会对其他线程的访问产生副作用，访问的都是同样的字符串数据，不需要任何同步操作。

哈希值的唯一性来挺好性能

字符串作为基础的数据结构，大量地应用在一些集合容器之中，尤其是一些散列集合，在散列集合中，存放元素都要根据对象的 hashCode() 方法来确定元素的位置。由于字符串 hashcode 属性不会变更，保证了唯一性，使得类似 HashMap，HashSet 等容器才能实现相应的缓存功能。由于String 的不可变，避免重复计算 hashcode ，只要使用缓存的 hashcode 即可，这样一来大大提高了在散列集合中使用 String 对象的性能。

提高常量池的可用性

当字符串不可变时，字符串常量池才有意义。字符串常量池的出现，可以减少创建相同字面量的字符串，让不同的引用指向池中同一个字符串，为运行时节约很多的堆内存。若字符串可变，字符串常量池失去意义，基于常量池的 String.intern() 方法也失效，每次创建新的字符串将在堆内开辟出新的空间，占据更多的内存。