String为什么不可变？

Posted 2020-11-28 wl889490

String 是一个不可变的，由 final 修饰的类。

不可变类是指其实例不能被修改的类。每个实例中包含的所有信息都必须在创建该实例的时候就提供，并且在对象的整个生命周期内固定不变。为了使类不可变，要遵循下面五条规则：

1. 不要提供任何会修改对象状态的方法。

2. 保证类不会被扩展。 一般的做法是让这个类为 final 的，防止类被继承，破坏该类的不可变行为。

3. 使所有的域都是 final 的。

4. 使所有的域都成为私有（private）的。 防止客户端获得访问被域引用的可变对象的权限，并防止客户端直接修改这些对象。

5. 确保对于任何可变性组件的互斥访问。 如果类具有指向可变对象的域，则必须确保该类的客户端无法获得指向这些对象的引用。

以上五条也是java中不可变类的特征

String str=new String();

str=”123”;

Str=”456”;

 

 

执行第一行代码时，在堆上新建一个对象实例 123 ,str 是一个指向该实例的引用，引用包含的仅仅只是实例在堆上的内存地址而已。执行第二行代码时，仅仅只是改变了 str 这个引用的地址，指向了另一个实例 456。所以，正如前面所说过的，不可变类只是其实例不能被修改的类。 给 str 重新赋值仅仅只是改变了它的引用（也就是指向的内存地址）而已，并不会真正去改变它本来的内存地址上的值。这样的好处也是显而易见的，最简单的当存在多个 String 的引用指向同一个内存地址时，改变其中一个引用的值并不会对其他引用的值造成影响。

示例：

    final char[] value = {‘a‘, ‘b‘, ‘c‘};

value[2] = ‘d‘;

这时候的 value 对象在内存中已经是 a b d 了。其实 final 修饰的仅仅只是 value 这个引用，你无法再将 value 指向其他内存地址，例如下面这段代码就是无法通过编译的：

    final char[] value = {‘a‘, ‘b‘, ‘c‘};

    value = {‘a‘, ‘b‘, ‘c‘, ‘d‘};//指向了新的内存地址

所以仅仅通过一个 final 是无法保证其值不变的，如果类本身提供方法修改实例值，那就没有办法保证不变性了。Effective Java 中的第一条原则 不要提供任何会修改对象状态的方法 。

String 类中并没有提供任何可以改变其值的方法。相比 final 而言，这更能保障 String 不可变。

String 对象在内存中的位置：

 String str1 = "123";

  String str2 = new String("123");

  System.out.println(str1 == str2);

结果显然是 false。我们都知道字符串常量池的概念，JVM 为了字符串的复用，减少字符串对象的重复创建，特别维护了一个字符串常量池。第一种字面量形式的写法，会直接在字符串常量池中查找是否存在值 123，若存在直接返回这个值的引用，若不存在创建一个值为 123 的 String 对象并存入字符串常量池中。而使用 new 关键字，则会直接在堆上生成一个新的 String 对象，当字符串常量池中没有‘HelloFlyapi’时，会在常量池中也创建一个对象（是副本）；当常量池中已经存在了，就不会创建新的了。所以本质上 str1 和 str2 指向的内存地址是不一样的。

为此，String 类提供了一个 native 方法 intern() 用来将这个对象加入字符串常量池：

String str1 = "123";

  String str2 = new String("123");

  str2=str2.intern();

  System.out.println(str1 == str2);

打印结果为 true。str2 调用 intern() 函数后，首先在字符串常量池中寻找是否存在值为 123 的对象，若存在直接返回该对象的引用，若不存在，加入 str2 并返回。上述代码中，常量池中已经存在值为 123 的 str1 对象，则直接返回 str1 的引用地址，使得 str1 和 str2 指向同一个内存地址。

这部分其实比较麻烦，需要分版本讨论。在1.7之前，intern方法是如果常量池没有该字符串则新建一个对象，反之则直接返回常量池中字符串对象引用，而1.7之后，如果常量池没有该字符串，则将常量池的对象引用指向你创建的字符串对象，这部分和1.7之前的区别是，它并不会新建一个对象，而是指向堆上已有的字符串对象，反之，则和以前一样，。

常量池是方法区的一部分，所以字符串对象是在方法区里的。

其实，通过反射可以破坏string的不可变性，通过string.class()获得类对象，然后调用类对象的getDeclaredField（）方法，并且setaccessible方法为true,最后在get()得到字符串数组后（char[] value = (char[]) field.get(str);）就可以修改了