java string 不可改变为什么不可变

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-08-29 02:26 标签： int变成string
Java（31）
interview（1）
对象不可变定义
不可变对象是指对象的状态在被初始化以后，在整个对象的生命周期内，不可改变。
如何不可变
通常情况下，在java中通过以下步骤实现不可变
对于属性不提供设值方法
所有的属性定义为private final
类声明为final不允许继承
Return deep cloned objects with copied content for all mutable fields in class
注意：不用final关键字也可以实现对象不可变，使用final只是显示的声明，提示开发者和编译器为不可变。
Java中典型的不可变类为String类
为什么String被设计为不可变？
安全首要原因是安全，不仅仅体现在你的应用中，而且在JDK中，Java的类装载机制通过传递的参数（通常是类名）加载类，这些类名在类路径下，想象一下，假设String是可变的，一些人通过自定义类装载机制分分钟黑掉应用。如果没有了安全，Java不会走到今天
string不可变的设计出于性能考虑，当然背后的原理是string pool，当然string pool不可能使string类不可变，不可变的string更好的提高性能。
线程安全 当多线程访问时，不可变对象是线程安全的，不需要什么高深的逻辑解释，如果对象不可变，线程也不能改变它。
以上内容应该会使面试官满意
参考知识库
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Java中String类型的不可变性和驻留池
来源：Linux社区&
作者：woshixuye
一 基本概念
可变类和不可变类(Mutable and Immutable Objects)的初步定义：
可变类：当获得这个类的一个实例引用时，可以改变这个实例的内容。
不可变类：不可变类的实例一但创建，其内在成员变量的值就不能被修改。其中String类就是不可变类的经典应用。
package cn.xy.
public class StringTest{
&/**& * a的值在编译时就被确定下来，故其值"xy"被放入String的驻留池(驻留池在堆中)并被a指向。& * b的值在编译时也被确定，那么b的值在String的驻留池中找是否有等于"xy"的值，有的话也被b指向。& * 故两个对象地址一致& * @return true& */&public static Boolean testString1()&{& String a = "xy";& String b = "xy";& return a ==&}&&/**& * b的值在是两个常量相加，编译时也被确定。& * @return true& */&public static Boolean testString2()&{& String a = "xyy";& String b = "xy" + "y";& return a ==&}
&/**& * b的值为一个变量和一个常量相加，无法编译时被确定,而是会在堆里新生成一个值为"abc"的对象& * @return false& */&public static Boolean testString3()&{& String a = "xyy";& String b = "xy";& b = b + "y";& return a ==&}&
&/**& * b的值都无法编译时被确定,而是会在堆里分别新生成一个对象叫"xyy"。& * @return false& */&public static Boolean testString4()&{& String a = "xyy";& String b = "xy".concat("y");& return a ==&}
&&/**& * new String()创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。 & * a,b的值都无法编译时被确定,会在堆里分别新生成一个值为"xy"的对象。& * @return fasle& */&public static Boolean testString5()&{& String a = new String("xy");& String b = new String("xy");& return a ==&}
&/**& * intern()把驻留池中"xy"的引用赋给b。& * @return true& */&public static Boolean testString6()&{& String a = "xy";& String b = new String("xy");& b = b.intern();& return a == b.intern();&}
/**& * String不可变性的体现& */&String str = "xy";
&public String chage(String str)&{& str = "xyy";&&}
&/**& * 一般引用类型的可变性(传值的时候把地址传过去，相当于把仓库的要是交给方法，方法拿到钥匙去移动仓库里的东西)& */&Person p = new Person("xy");
&public String changePerson(Person p)&{& p.setName("xyy");& return p.toString();&}
&public static void main(String[] args)&{& print(testString1()); // true& print(testString2()); // true& print(testString3()); // fasle& print(testString4()); // false& print(testString5()); // false& print(testString6()); // true
& StringTest t = new StringTest();& print(t.str); // xy& print(t.chage(t.str)); // xxy& print(t.str); // xy
& print(t.p.toString()); //xy& print(t.changePerson(t.p)); //xyy& print(t.p.toString()); //xyy&}
&&public static void print(Object o)&{& System.out.println(o);&}
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什么是不可变对象？
众所周知， 在Java中， String类是不可变的。那么到底什么是不可变的对象呢？ 可以这样认为：如果一个对象，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
什么是不可变对象？
众所周知， 在Java中， String类是不可变的。那么到底什么是不可变的对象呢？ 可以这样认为：如果一个对象，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&#20540;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。
区分对象和对象的引用
对于Java初学者， 对于String是不可变对象总是存有疑惑。看下面代码：
String s = "ABCabc";
System.out.println("s = " + s);
s = "123456";
System.out.println("s = " + s);
打印结果为：
s = ABCabc
s = 123456
首先创建一个String对象s，然后让s的&#20540;为“ABCabc”， 然后又让s的&#20540;为“123456”。 从打印结果可以看出，s的&#20540;确实改变了。那么怎么还说String对象是不可变的呢？ 其实这里存在一个误区： s只是一个String对象的引用，并不是对象本身。对象在内存中是一块内存区，成员变量越多，这块内存区占的空间越大。引用只是一个4字节的数据，里面存放了它所指向的对象的地址，通过这个地址可以访问对象。
也就是说，s只是一个引用，它指向了一个具体的对象，当s=“123456”; 这句代码执行过之后，又创建了一个新的对象“123456”， 而引用s重新指向了这个心的对象，原来的对象“ABCabc”还在内存中存在，并没有改变。内存结构如下图所示：
Java和C&#43;&#43;的一个不同点是， 在Java中不可能直接操作对象本身，所有的对象都由一个引用指向，必须通过这个引用才能访问对象本身，包括获取成员变量的&#20540;，改变对象的成员变量，调用对象的方法等。而在C&#43;&#43;中存在引用，对象和指针三个东西，这三个东西都可以访问对象。其实，Java中的引用和C&#43;&#43;中的指针在概念上是相&#20284;的，他们都是存放的对象在内存中的地址&#20540;，只是在Java中，引用丧失了部分灵活性，比如Java中的引用不能像C&#43;&#43;中的指针那样进行加减运算。
为什么String对象是不可变的？
要理解String的不可变性，首先看一下String类中都有哪些成员变量。 在JDK1.6中，String的成员变量有以下几个：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** The offset is the first index of the storage that is used. */
/** The count is the number of characters in the String. */
/** Cache the hash code for the string */
// Default to 0
在JDK1.7中，String类做了一些改动，主要是改变了substring方法执行时的行为，这和本文的主题不相关。JDK1.7中String类的主要成员变量就剩下了两个：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
// Default to 0
由以上的代码可以看出， 在Java中String类其实就是对字符数组的封装。JDK6中， value是String封装的数组，offset是String在这个value数组中的起始位置，count是String所占的字符的个数。在JDK7中，只有一个value变量，也就是value中的所有字符都是属于String这个对象的。这个改变不影响本文的讨论。 除此之外还有一个hash成员变量，是该String对象的哈希&#20540;的缓存，这个成员变量也和本文的讨论无关。在Java中，数组也是对象（可以参考我之前的文章java中数组的特性）。
所以value也只是一个引用，它指向一个真正的数组对象。其实执行了String s = “ABCabc”; 这句代码之后，真正的内存布局应该是这样的：
value，offset和count这三个变量都是private的，并且没有提供setValue， setOffset和setCount等公共方法来修改这些&#20540;，所以在String类的外部无法修改String。也就是说一旦初始化就不能修改， 并且在String类的外部不能访问这三个成员。此外，value，offset和count这三个变量都是final的， 也就是说在String类内部，一旦这三个&#20540;初始化了，
也不能被改变。所以可以认为String对象是不可变的了。
那么在String中，明明存在一些方法，调用他们可以得到改变后的&#20540;。这些方法包括substring， replace， replaceAll， toLowerCase等。例如如下代码：
String a = "ABCabc";
System.out.println("a = " + a);
a = a.replace('A', 'a');
System.out.println("a = " + a);
打印结果为：
a = ABCabc
a = aBCabc
那么a的&#20540;看&#20284;改变了，其实也是同样的误区。再次说明， a只是一个引用， 不是真正的字符串对象，在调用a.replace('A', 'a')时， 方法内部创建了一个新的String对象，并把这个心的对象重新赋给了引用a。String中replace方法的可以说明问题：
读者可以自己查看其他方法，都是在方法内部重新创建新的String对象，并且返回这个新的对象，原来的对象是不会被改变的。这也是为什么像replace， substring，toLowerCase等方法都存在返回&#20540;的原因。也是为什么像下面这样调用不会改变对象的&#20540;：
String ss = "123456";
System.out.println("ss = " + ss);
ss.replace('1', '0');
System.out.println("ss = " + ss);
打印结果：
ss = 123456
ss = 123456
String对象真的不可变吗？
从上文可知String的成员变量是private final 的，也就是初始化之后不可改变。那么在这几个成员中， value比较特殊，因为他是一个引用变量，而不是真正的对象。value是final修饰的，也就是说final不能再指向其他数组对象，那么我能改变value指向的数组吗？ 比如将数组中的某个位置上的字符变为下划线“_”。 至少在我们自己写的普通代码中不能够做到，因为我们根本不能够访问到这个value引用，更不能通过这个引用去修改数组。
那么用什么方式可以访问私有成员呢？ 没错，用反射， 可以反射出String对象中的value属性， 进而改变通过获得的value引用改变数组的结构。下面是实例代码：
public static void testReflection() throws Exception {
//创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s
String s = "Hello World";
System.out.println("s = " + s); //Hello World
//获取String类中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
//改变value属性的访问权限
valueFieldOfString.setAccessible(true);
//获取s对象上的value属性的值
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
//改变value所引用的数组中的第5个字符
value[5] = '_';
System.out.println("s = " + s);
//Hello_World
打印结果为：
s = Hello World
s = Hello_World
在这个过程中，s始终引用的同一个String对象，但是再反射前后，这个String对象发生了变化， 也就是说，通过反射是可以修改所谓的“不可变”对象的。但是一般我们不这么做。这个反射的实例还可以说明一个问题：如果一个对象，他组合的其他对象的状态是可以改变的，那么这个对象很可能不是不可变对象。例如一个Car对象，它组合了一个Wheel对象，虽然这个Wheel对象声明成了private final 的，但是这个Wheel对象内部的状态可以改变，
那么就不能很好的保证Car对象不可变。

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