java基础解析系列(九)---String不可变性分析

java基础解析系列(九)---String不可变性分析

目录

• java基础解析系列(一)---String、StringBuffer、StringBuilder
• java基础解析系列(二)---Integer缓存及装箱拆箱
• java基础解析系列(三)---HashMap原理
• java基础解析系列(四)---LinkedHashMap的原理及LRU算法的实现
• java基础解析系列(五)---HashMap并发下的问题以及HashTable和CurrentHashMap的区别
• java基础解析系列(六)---注解原理及使用
• java基础解析系列(七)---ThreadLocal原理分析
• java基础解析系列(八)--fail-fast机制及CopyOnWriteArrayList的原理
• 这是我的博客目录，欢迎阅读

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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