深入理解java.lang.String类的不可变性


Posted in Java/Android onJune 27, 2021

1. 字符串 String 的不可变性

什么是不可变类?

这样理解:
        一个对象在创建完成后,不能去改变它的状态,不能改变它的成员变量(如果成员变量包含基本数据类型,那么这个基本数据类型的值不能改变;如果包含引用类型,那么这个引用类型的变量不能指向别的对象)

不可变类只是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:

  • 不要提供任何会修改对象状态的方法
  • 保证类不会被扩展。 一般的做法是让这个类称为 final 的,防止子类化,破坏该类的不可变行为
  • 使所有的域都是 final 的
  • 使所有的域都成为私有的。 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
  • 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

翻阅 API 文档:

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    // value 数组被 final 修饰
    private final char value[];
    ...
}

String 类代表字符串。Java 程序中的所有字符串字面值(如 “abc” )都作为此类的实例来实现。 这些字面值都是直接存储在“方法区”的 字符串常量池

字符串是常量;它们的值在创建之后 不能改变,所以可以共享它们。例如:

String str = "abc";

这时就有人疑惑了:为什么 String 不可变?但我的代码中经常改变 String 啊,如下:

String str = "HELLO";
str = "WORLD";
System.out.println(str);    // WORLD

这样操作,不就是将 “HELLO” 对象改变成了 “WORLD” 对象了吗?

虽然字符串的内容看上去从“HELLO” 变成了“WORLD”,但实际上,这已经是生成了一个新的字符串了:

String str = "HELLO";
System.out.println(str.hashCode());  // 68624562
str = "WORLD";
System.out.println(str.hashCode());  // 82781042

变量 str 前后的 hashCode 值不一样,说明了 str 在改变前后,指向了不同的对象。所以,变量 str 只是指向了不同对象,字符串 “HELLO”对象本身没有被改变。

变量 str 的指向如下图所示(jdk1.8:字符串常量位于堆中):

深入理解java.lang.String类的不可变性

我们也可以使用 javap 命令来查看 class 的常量池:

javap -c -v StringTest.class

执行后,常量池信息如下:

深入理解java.lang.String类的不可变性

从常量池中可以看出,确实有两个字符串对象:HELLO、WORLD

【总结】:一旦一个 String 对象堆中被创建出来,它就无法被修改。而且,String 类的所有 API 方法都没有改变字符串本身的值,都是返回了一个新的字符串对象。

2. String 设计成不可变类的好处

在了解了“String 是不可变”的之后,大家是不是很疑惑:为什么要把 String 设计成不可变的呢?这样做又有什么好处呢?

主要从以下几个角度考虑:

  • 安全可靠性:字符串在 Java 应用程序中应用广泛(存储敏感信息,如:用户名、密码、连接 url、网络连接等);JVM类加载器在加载类的时也广泛地使用它。因此,保护 String 类对于提升整个应用程序的安全性至关重要。
  • 缓存:字符串是使用最广泛的数据结构,大量的字符串的创建是非常耗费资源的。JVM 中专门开辟了一部分空间来存储 Java 字符串,那就是字符串常量池。通过字符串常量池,两个内容相同的字符串变量,可以从池中指向同一个字符串对象,从而节省了关键的内存资源
  • 线程安全:不可变会自动使字符串成为线程安全的,因为当从多个线程访问它们时,它们不会被更改
  • hashcode 缓存:字符串也被广泛地用于哈希实现,如 HashMap、HashTable、HashSet 等。在对这些散列实现进行操作时,经常调用键的hashCode() 方法。不可变性保证了字符串的值不会改变,因此,hashCode() 方法在 String 类中被重写,以方便缓存。这样,在第一次hashCode() 调用期间计算和缓存散列,并从那时起返回相同的值。

3. 面试题

// 生成两个对象:一个在常量池中;一个中堆中,且都是 hello 对象
String s = new String("hello");

那么,下面会生成几个对象呢?

// 只会在字符串常量池中生成一个对象:helloworld。
String s3 = "hello" + "world";

这种字面量用“+”拼接,编译器在编译期间会直接进行优化。

// 这个会生成4个对象。2个在常量池中:hello、world
// 2个在堆中:StringBuilder、helloworld对象
String s = "hello";
String s2 = s + "world";

编译后,使用反编译软件 ------ jad 进行查看:

String s1 = "hell0";
String s2 = (new StringBuilder()).append(s1).append("world").toString();

发现:使用“+”将变量和字面量进行拼接的结果是:将 String 转成了StringBuilder 后,使用其 append() 方法进行处理的

查看 StringBuilder.toString() 方法源码:

@Override
public String toString() {
	// char[] value; value 是 StringBuilder 类的成员变量
    return new String(value, 0, count);
}

最后调用 toString() 方法时,会创建一个 String 对象。这个字符串对象只会在堆中创建,并不会在字符串常量池中创建。所以,会创建4个对象(hello 和 world 会直接在字符串常量池中创建)。

到此这篇关于深入理解java.lang.String类的不可变性的文章就介绍到这了,更多相关java.lang.String不可变性内容请搜索三水点靠木以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持三水点靠木!

Java/Android 相关文章推荐
Java输出Hello World完美过程解析
Jun 13 Java/Android
eclipse创建项目没有dynamic web的解决方法
Jun 24 Java/Android
Spring Boot 整合 Apache Dubbo的示例代码
Jul 04 Java/Android
SpringBoot整合RabbitMQ的5种模式实战
Aug 02 Java/Android
Java面试题冲刺第十九天--数据库(4)
Aug 07 Java/Android
关于springboot配置druid数据源不生效问题(踩坑记)
Sep 25 Java/Android
Java异常处理try catch的基本用法
Dec 06 Java/Android
java objectUtils 使用可能会出现的问题
Feb 28 Java/Android
MybatisPlus EntityWrapper如何自定义SQL
Mar 22 Java/Android
Java实战之课程信息管理系统的实现
Apr 01 Java/Android
Android开发之底部导航栏的快速实现
Apr 28 Java/Android
spring IOC容器的Bean管理XML自动装配过程
May 30 Java/Android
springboot拦截器无法注入redisTemplate的解决方法
Java中PriorityQueue实现最小堆和最大堆的用法
探讨Java中的深浅拷贝问题
解决SpringBoot跨域的三种方式
Jun 26 #Java/Android
分析Java中Map的遍历性能问题
Jun 26 #Java/Android
SpringCloud的JPA连接PostgreSql的教程
spring项目中切面及AOP的使用方法
You might like
星际争霸中的热键
2020/03/04 星际争霸
PHP关联数组的10个操作技巧
2013/01/21 PHP
php邮件发送的两种方式
2020/04/28 PHP
兼容ie和firefox js关闭代码
2008/12/11 Javascript
eclipse如何忽略js文件报错(附图)
2013/10/30 Javascript
异步动态加载JS并运行(示例代码)
2013/12/13 Javascript
js控制input输入字符解析
2013/12/27 Javascript
Egret引擎开发指南之编译项目
2014/09/03 Javascript
JS实现支持Ajax验证的表单插件
2016/03/24 Javascript
JavaScript简单验证表单空值及邮箱格式的方法
2017/01/20 Javascript
uploader秒传图片到服务器完整代码
2017/04/22 Javascript
angular实现IM聊天图片发送实例
2017/05/08 Javascript
ionic3 懒加载
2017/08/16 Javascript
JS中的多态实例详解
2017/10/15 Javascript
Openlayers实现点闪烁扩散效果
2020/09/24 Javascript
OpenLayers3实现地图显示功能
2020/09/25 Javascript
Openlayers显示地理位置坐标的方法
2020/09/28 Javascript
[00:36]DOTA2勇士令状莱恩声望物品——冥晶之厄展示
2018/05/25 DOTA
Python 探针的实现原理
2016/04/23 Python
Python OpenCV处理图像之滤镜和图像运算
2018/07/10 Python
Python文件如何引入?详解引入Python文件步骤
2018/12/10 Python
python实现beta分布概率密度函数的方法
2019/07/08 Python
Django用数据库表反向生成models类知识点详解
2020/03/25 Python
纯CSS实现预加载动画效果
2017/09/06 HTML / CSS
css3实现六边形边框的实例代码
2019/05/24 HTML / CSS
出门问问全球官方商城:Tichome音箱和TicWatch智能手表
2017/12/02 全球购物
回馈慈善的设计师太阳镜:DIFF eyewear
2019/10/17 全球购物
我有一个char * 型指针正巧指向一些int 型变量, 我想跳过它们。 为什么如下的代码((int *)p)++; 不行?
2013/05/09 面试题
小学防溺水制度
2014/01/29 职场文书
2014年五一活动策划方案
2014/03/15 职场文书
2015年医院工作总结范文
2015/04/09 职场文书
招商银行工作证明
2015/06/17 职场文书
离职信范本
2015/06/23 职场文书
网络舆情信息简报
2015/07/21 职场文书
mysql多表查询-笔记七
2021/04/05 MySQL
MySQL创建索引需要了解的
2021/04/08 MySQL