最近，又有好幾個小伙伴問我這個問題：“二哥晚伙，為什么 Java 的 String 要設(shè)計成不可變的啊俭茧？”說實(shí)話咆疗，這也是一道非常經(jīng)典的面試題，面試官超喜歡問母债。我之前寫過這方面的文章午磁，現(xiàn)在讀起來似乎不太滿意，所以我決定再啰嗦最后一次毡们，交出一份更滿意的答卷迅皇，讓小伙伴們在面試官面前更從容一些，更有底氣一些衙熔。
關(guān)于不可變對象登颓，還有這樣一個小故事。Java 之父詹姆斯高司令曾在一次采訪中被問及這樣一個問題：“高司令红氯，應(yīng)該什么時候使用不可變對象翱蛄？”你猜高司令怎么回答痢甘？
如有可能喇嘱，我愿意任何時候都使用不可變對象。
這就是高司令的答案塞栅，那有的小伙伴可能不服婉称，老人家會說中文，你瞎扯吧你。也對哈王暗，那就上英文唄：
I would use an immutable whenever I can.
這下徹底被打服了吧悔据？老人家還說，不可變有著非常強(qiáng)大的功能俗壹，比如說科汗，緩存、安全性绷雏、高性能等等头滔。
01、什么是不可變對象
不可變對象在創(chuàng)建后涎显，它的內(nèi)部狀態(tài)會保持不變坤检，這就意味著，一旦我們將一個對象分配給一個變量期吓，就無法再通過任何方式更改對象的狀態(tài)了早歇。
關(guān)于不可變對象的更多信息，可以查看我之前寫的另外一篇文章——這次要說不明白immutable類讨勤，我就怎么地箭跳，看完啥都明白了。你看潭千，寫系列文章的好處就是這樣谱姓，不需要重復(fù)造輪子，用到的時候直接搬出來套上就行了刨晴。
02屉来、為什么 String 是不可變的
重點(diǎn)來了啊，為什么 String 是不可變的狈癞？原因可以從四個方面說起茄靠，緩存、安全性亿驾、同步和高性能嘹黔。
1）字符串常量池
字符串恐怕是 Java 中最常用的數(shù)據(jù)形式了账嚎，如果字符串非要謙虛地說自己是老二莫瞬，就沒有人敢說自己是老大。
因此郭蕉，把字符串緩存起來疼邀，并且重復(fù)使用它們會節(jié)省大量堆空間（堆內(nèi)存用來存儲 Java 中的對象，無論是成員變量召锈、局部變量旁振，還是類變量，它們指向的對象都存儲在堆內(nèi)存中），因?yàn)椴煌淖址兞恳玫氖亲址Ａ砍刂械耐粋€對象拐袜。這也正是字符串常量池存在的目的吉嚣。
字符串常量池是 Java 虛擬機(jī)用來存儲字符串的一個特殊的區(qū)域，由于字符串是不可變的蹬铺，因此 Java 虛擬機(jī)可以在字符串常量池中只為同一個字符串存儲一個字符串副本來節(jié)省空間尝哆。
字符串常量池的主要使用方法有兩種：
- 直接使用雙引號聲明出來的字符串對象會直接存儲在常量池中。
- 否則甜攀，可以使用 String 類提供的
intern()方法強(qiáng)制將當(dāng)前字符串放入常量池中——常量池中查詢不到當(dāng)前字符串秋泄。
來看下面這段代碼：
String s1 = "沉默王二";
String s2 = "沉默王二";
System.out.println(s1 == s2); // true
由于字符串常量池的存在，所以兩個不同的變量都指向了池中同一個字符串對象规阀，從而節(jié)省了稀缺的內(nèi)存資源恒序。如果是通過 new 關(guān)鍵字創(chuàng)建的對象，則需要新的堆空間谁撼。
放心歧胁，關(guān)于字符串常量池，后面有時間的話彤敛，我再單獨(dú)寫一篇文章詳細(xì)地說一說与帆。
2）安全性
字符串在 Java 應(yīng)用程序中的使用范圍非常廣，幾乎無處不在墨榄，比如說存儲用戶名玄糟、密碼、數(shù)據(jù)庫連接地址等等這些非常敏感的信息袄秩，因此阵翎，必須要保證 String 類的絕對安全性。
來考慮一下下面這段代碼：
void criticalMethod(String userName) {
// 檢查用戶名是否合法
if (!isAlphaNumeric(userName)) {
throw new SecurityException();
}
// 初始化數(shù)據(jù)庫連接
initializeDatabase();
// 準(zhǔn)備修改用戶狀態(tài)
connection.executeUpdate("UPDATE members SET status = 'active' " +
" WHERE username = '" + userName + "'");
}
通常情況下之剧，用戶名由客戶端傳遞到服務(wù)器端郭卫，服務(wù)器端接收后要先對用戶名進(jìn)行檢查，再進(jìn)行其他操作背稼，因?yàn)榭蛻舳藗鬟f過來的信息不一定值得信任贰军。
如果字符串是可變的，那么我們在執(zhí)行 executeUpdate 更新數(shù)據(jù)庫的時候蟹肘，就有點(diǎn)不放心词疼，因?yàn)榧幢闶前踩詸z查通過了，字符串仍然有可能被修改帘腹。
在調(diào)用 isAlphaNumeric() 方法進(jìn)行安全性檢查期間贰盗，userName 的值仍然有可能被 criticalMethod() 方法的調(diào)用者進(jìn)行篡改，就容易造成 SQL 注入阳欲。
但如果字符串是不可變的舵盈，這方面的擔(dān)憂就不存在了陋率。因?yàn)樵趫?zhí)行更新之前，字符串的值是確定的秽晚，就是我們檢查安全性之后的值瓦糟。
3）線程安全
由于字符串是不可變的，因此可以在多線程之間共享赴蝇，如果一個線程把字符串的值修改為另外一個狸页，那么就會在字符串常量池中創(chuàng)建另外一個字符串，原有的字符串仍然會保持不變扯再。
不過芍耘，很遺憾，我還不知道怎么從代碼層面上去證明這一點(diǎn)熄阻，只能純理論 yy 一下斋竞。小伙伴誰有辦法的，教教我秃殉，在線等的那種坝初。
4）哈希碼
字符串廣泛應(yīng)用于 HashMap、HashTable钾军、HashSet 等需要哈希碼作為鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中鳄袍，在對這些哈希表進(jìn)行操作的時候，需要頻繁調(diào)用 hashCode() 方法來獲取鍵的哈希碼吏恭。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
由于字符串是不可變性拗小，這就保證了鍵值的哈希值不會發(fā)生改變，因此在第一次調(diào)用 String 類的 hashCode() 方法時樱哼，就對哈希值進(jìn)行了緩存哀九，此后，就一直返回相同的值搅幅。
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0 && !hashIsZero) {
h = isLatin1() ? StringLatin1.hashCode(value)
: StringUTF16.hashCode(value);
if (h == 0) {
hashIsZero = true;
} else {
hash = h;
}
}
return h;
}
由于哈希值被緩存了阅束，這在另外一種層面上提高了哈希表的訪問性能，因?yàn)楣Ｖ挡挥弥匦掠嬎懔恕?/p>
假如字符串是可變的茄唐，那就意味著哈希碼會有多個息裸，在通過鍵獲取值的時候，就不一定能夠獲取到對的值了沪编。
你看呼盆，字符串常量池的存在，哈希碼的存在漾抬，在很大程度上提高了程序的性能宿亡。
03常遂、總結(jié)
好了纳令，我親愛的小伙伴們，以上就是本文的全部內(nèi)容了。我相信你一定對字符串的不可變性有了充足的了解平绩，由于字符串是不可變的圈匆，因此我們可以將它看作是一個特殊的基本數(shù)據(jù)類型，哪怕是在多線程的環(huán)境下捏雌，也不用擔(dān)心它的值是否會發(fā)生改變跃赚。
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