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为什么Java中的String类是不可变的?


 

String类是Java中的一个不可变类(immutable class)。

简单来说,不可变类就是实例在被创建之后不可修改。

在Item 15 中提到了为了使类成为不可变,需要遵循的五条规则:

不要提供任何会修改对象状态的方法。

保证类不会被扩展。

使所有的域都是final的。

使所有域都成为私有的。

确保对于任何可变组件的互斥访问。

不可变类有许多优点,不可变类比可变类更加易于设计、实现和使用,不容易出错,且更加安全。

Java把String类设计为不可变类的几个原因:

1. 由于字符串池的存在

字符串驻留池(String intern pool)是方法区中的一块存储空间,当创建一个字符串时,如果池中已经存在相同的字符串就会返回其引用,而不是在堆中创建一个新对象。(此处指的是字面量创建字符串,用new关键字创建的话,无论池中存不存在都会在堆中创建一个新对象)

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


如果字符串是可变的话,通过一个引用改变它的值,将会导致其他引用的值也同样改变,从而可能发生错误。

2. 缓存hashcode

Java中经常用到一个字符串的hashcode,例如在HashMap和HashSet中。不可变性保证hashcode,不用考虑字符串是否发生改变。

这意味着不需要每次使用时计算一遍hashcode,使程序更加高效。

/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
3. 保证其他对象的使用

为了具体一点,举一个栗子。

复制代码
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";
复制代码
在这个例子中,如果String是可变的话将破坏HashSet(集合中可能会包含重复元素)。

4. 安全性

在Java中String被用作许多方法的参数,例如网络连接,对文件的操作等等。

假如String不是不可变的,一个连接或文件将可能被改变,这会产生严重的安全隐患。

因为Java中反射的参数也是字符串,所以可变字符串同样会产生安全问题。

下面是一个例子:

复制代码
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);
}
复制代码
5. 不可变对象自然是线程安全的

不可变对象是线程安全的,它们可以被自由地共享,不要求同步。

 

不可变类的优势有很多,当然也有缺点,就是对于每个不同的值都需要一个单独的对象。