java基础解析系列(九)---String不可变性分析

时间：2024-03-26 11:06:26

java基础解析系列(九)---String不可变性分析

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什么是不可变

  • 一个对象，在它创建完成之后，不能再改变它的状态，那么这个对象就是不可变的。不能改变状态的意思是，不能改变对象内的成员变量，包括基本数据类型的值不能改变，引用类型的变量不能指向其他的对象，引用类型指向的对象的状态也不能改变

先看一个例子

public static void main(String[] args) throws Exception {

        String s=new String("jia");

        String s2=s.concat("jun");

        System.out.println(s);

        StringBuffer sb=new StringBuffer("jia");

        sb.append("jun");

        System.out.println(sb);

    }

输出jia和jiajun
  • 对字符串s的操作并没有改变他，而对StringBuffer sb进行apped，输出的时候却改变了，这就说明了String一个不可变性。

也许你会说这是可变的

public static void main(String[] args) {

        String s1="jiajun";

        String s2=s1;

        s1="666";

        System.out.println(s1);

    }

输出：666
  • 实际上，"jiajun"字符串并没有改变，可以通过一个例子来证明
        String s3="jiajun";

        System.out.println(s2==s3);

        输出：true
  • 为什么会这样，因为实际上"jiajun"字符串存放在了常量池，此时s2和s3都指向了这个这个字符串，所以可以证明这个字符串是不改变的并存在的
  • 之所以会输出666，是因为此时s1指向的字符串是另一个了
  • 其实最本质的是这个改变是改变s1的引用

也许你会说这是可变的

public static void main(String[] args) {

        String s1="jiajun";

        s1=s1.replace("j","J");

        System.out.println(s1);

        s1=s1.toLowerCase();

        System.out.println(s1);

    }

    JiaJun

    jiajun
  • 实际上jiajun字符串还是没有改变的，看一下方法的源码
2047    public String More ...replace(char oldChar, char newChar) {

2048        if (oldChar != newChar) {

                ...

2069                return new String(0, len, buf);

2070            }

2071        }

2072        return this;

2073    }
  • 可以看到返回的时候是创建一个新的字符串
  • 实际上String的一些方法substring， replace， replaceAll， toLowerCase，返回的时候是创建一个新的String

分析源码

111 public final class String

112     implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

The value is used for character storage.

113

114     private final char value[];

Cache the hash code for the string

116

117     private int hash; // Default to 0

118 

  private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

136

137     public String() {

138         this.value = new char[0];

139     }

151     public String(String original) {

152         this.value = original.value;

153         this.hash = original.hash;

154     }

1913    public String substring(int beginIndex) {

1914        if (beginIndex < 0) {

1915            throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);

1916        }

1917        int subLen = value.length - beginIndex;

1918        if (subLen < 0) {

1919            throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);

1920        }

1921        return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);

1922    }
  • 111行可以看到，String类是用final修饰的，说明这个类是无法被继承的
  • 114行可以String类里面维护一个value的char数组，这个数组是用final修饰的，说明这个value不能指向别的数组，但是并不说明这个value数组的内容不可变，而这个value是用private修饰的，说明只有在类里面可以修改访问他，在外部不能改变他，这是关键
  • 从1913行可以看到substring方法实际上返回的数组是新创建的数组

怎么实现不可变

  • String里面维护的value数组是用private final修饰的，无法改变引用，也无法访问这个数组修改数组的值，最关键的是private
  • 对Sting的操作，并没有修改数组的值，而是创建新的String
  • 类用final修饰，方法无法被子类重写，避免被其他人破坏

不可变的好处

  • 节省空间，大量使用相同的字符串，同时指向常量池的字符串就行，如果字符串是可变的话，那么常量池就没意义了
String s1="jiajun";

        String s2="jiajun";

        System.out.println(s1==s2);

  • 线程安全，出现线程安全的是在对共享变量写的时候，而因为不可变，所以Strig是线程安全的

  • 最重要的是安全，如果当一个String已经传给别人了，这个时候如果是可变，那么可以在后面进行修改，那么这是麻烦并不安全的。而且在hashmap中，如果作为key的String s1是可变的，那么这样是很危险的，比如说可能出现两个同样的键。

真的不可变吗

public static void main(String[] args) throws Exception {

        String s1="jiajun";

        Field field=String.class.getDeclaredField("value");

        field.setAccessible(true);

        char [] value=(char[])field.get(s1);

        value[0]='Jiajun';
  • 实际上，通过反射可以修改value数组

为什么设置为不可变

  • 调用其他方法，比如调用一些系统级操作之前，可能会有一系列校验，如果是可变类的话，可能在你校验过后，其内部的值被改变了，可能引起严重的系统崩溃问题
  • 当你在传参的时候，使用不可变类不需要去考虑谁可能会修改其内部的值

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

作者：jiajun 出处： http://www.cnblogs.com/-new/

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