答案一：
最流行的Java面試題之一就是：什么是不可變對象(immutable object)，不可變對象有什么好處，在什么情況下應(yīng)該用，或者更具體一些，Java的String類為什么要設(shè)成immutable類型？
不可變對象，顧名思義就是創(chuàng)建后不可以改變的對象，典型的例子就是Java中的String類。
String s = "ABC";
s.toLowerCase();
如上s.toLowerCase()并沒有改變“ABC“的值，而是創(chuàng)建了一個(gè)新的String類“abc”，然后將新的實(shí)例的指向變量s。
相對于可變對象，不可變對象有很多優(yōu)勢：
1).不可變對象可以提高String Pool的效率和安全性。如果你知道一個(gè)對象是不可變的，那么需要拷貝這個(gè)對象的內(nèi)容時(shí)，就不用復(fù)制它的本身而只是復(fù)制它的地址，復(fù)制地址（通常一個(gè)指針的大小）需要很小的內(nèi)存效率也很高。對于同時(shí)引用這個(gè)“ABC”的其他變量也不會(huì)造成影響。
2).不可變對象對于多線程是安全的，因?yàn)樵诙嗑€程同時(shí)進(jìn)行的情況下，一個(gè)可變對象的值很可能被其他進(jìn)程改變，這樣會(huì)造成不可預(yù)期的結(jié)果，而使用不可變對象就可以避免這種情況。
當(dāng)然也有其他方面原因，但是Java把String設(shè)成immutable最大的原因應(yīng)該是效率和安全。
答案二：
這是一個(gè)老生常談的話題(This is an old yet still popular question). 在Java中將String設(shè)計(jì)成不可變的是綜合考慮到各種因素的結(jié)果,想要理解這個(gè)問題,需要綜合內(nèi)存,同步,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及安全等方面的考慮. 在下文中,我將為各種原因做一個(gè)小結(jié)。
1. 字符串常量池的需要
字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池) 是Java堆內(nèi)存中一個(gè)特殊的存儲區(qū)域, 當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)String對象時(shí),假如此字符串值已經(jīng)存在于常量池中,則不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對象,而是引用已經(jīng)存在的對象。
如下面的代碼所示,將會(huì)在堆內(nèi)存中只創(chuàng)建一個(gè)實(shí)際String對象.
String s1 = "abcd";
String s2 = "abcd";
示意圖如下所示:
假若字符串對象允許改變,那么將會(huì)導(dǎo)致各種邏輯錯(cuò)誤,比如改變一個(gè)對象會(huì)影響到另一個(gè)獨(dú)立對象. 嚴(yán)格來說，這種常量池的思想,是一種優(yōu)化手段.
請思考: 假若代碼如下所示，s1和s2還會(huì)指向同一個(gè)實(shí)際的String對象嗎?
String s1= "ab" + "cd";
String s2= "abc" + "d";
也許這個(gè)問題違反新手的直覺, 但是考慮到現(xiàn)代編譯器會(huì)進(jìn)行常規(guī)的優(yōu)化, 所以他們都會(huì)指向常量池中的同一個(gè)對象. 或者,你可以用 jd-gui 之類的工具查看一下編譯后的class文件.
2. 允許String對象緩存HashCode
Java中String對象的哈希碼被頻繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。
字符串不變性保證了hash碼的唯一性,因此可以放心地進(jìn)行緩存.這也是一種性能優(yōu)化手段,意味著不必每次都去計(jì)算新的哈希碼. 在String類的定義中有如下代碼:
private int hash;//用來緩存HashCode
3. 安全性
String被許多的Java類(庫)用來當(dāng)做參數(shù),例如 網(wǎng)絡(luò)連接地址URL,文件路徑path,還有反射機(jī)制所需要的String參數(shù)等, 假若String不是固定不變的,將會(huì)引起各種安全隱患。
假如有如下的代碼:
boolean connect(string s){
if (!isSecure(s)) {
throw new SecurityException();
}
// 如果在其他地方可以修改String,那么此處就會(huì)引起各種預(yù)料不到的問題/錯(cuò)誤
causeProblem(s);
}
總體來說, String不可變的原因包括 設(shè)計(jì)考慮,效率優(yōu)化問題,以及安全性這三大方面. 事實(shí)上,這也是Java面試中的許多 "為什么" 的答案。
答案三：String類不可變性的好處
String是所有語言中最常用的一個(gè)類。我們知道在Java中，String是不可變的、final的。Java在運(yùn)行時(shí)也保存了一個(gè)字符串池(String pool)，這使得String成為了一個(gè)特別的類。
String類不可變性的好處
1.只有當(dāng)字符串是不可變的，字符串池才有可能實(shí)現(xiàn)。字符串池的實(shí)現(xiàn)可以在運(yùn)行時(shí)節(jié)約很多heap空間，因?yàn)椴煌淖址兞慷贾赶虺刂械耐粋€(gè)字符串。但如果字符串是可變的，那么String interning將不能實(shí)現(xiàn)(譯者注：String interning是指對不同的字符串僅僅只保存一個(gè)，即不會(huì)保存多個(gè)相同的字符串。)，因?yàn)檫@樣的話，如果變量改變了它的值，那么其它指向這個(gè)值的變量的值也會(huì)一起改變。
2.如果字符串是可變的，那么會(huì)引起很嚴(yán)重的安全問題。譬如，數(shù)據(jù)庫的用戶名、密碼都是以字符串的形式傳入來獲得數(shù)據(jù)庫的連接，或者在socket編程中，主機(jī)名和端口都是以字符串的形式傳入。因?yàn)樽址遣豢勺兊模运闹凳遣豢筛淖兊模駝t黑客們可以鉆到空子，改變字符串指向的對象的值，造成安全漏洞。
3.因?yàn)樽址遣豢勺兊模允嵌嗑€程安全的，同一個(gè)字符串實(shí)例可以被多個(gè)線程共享。這樣便不用因?yàn)榫€程安全問題而使用同步。字符串自己便是線程安全的。
4.類加載器要用到字符串，不可變性提供了安全性，以便正確的類被加載。譬如你想加載java.sql.Connection類，而這個(gè)值被改成了myhacked.Connection，那么會(huì)對你的數(shù)據(jù)庫造成不可知的破壞。
5.因?yàn)樽址遣豢勺兊模栽谒鼊?chuàng)建的時(shí)候hashcode就被緩存了，不需要重新計(jì)算。這就使得字符串很適合作為Map中的鍵，字符串的處理速度要快過其它的鍵對象。這就是HashMap中的鍵往往都使用字符串。
以上就是我總結(jié)的字符串不可變性的好處。
