转载:http://www.importnew.com/7440.html

https://www.cnblogs.com/leskang/p/6110631.html

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。

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的值为“ABCabc”, 然后又让s的值为“123456”。 从打印结果可以看出,s的值确实改变了。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++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值,改变对象的成员变量,调用对象的方法等。而在C++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++中的指针在概念上是相似的,他们都是存放的对象在内存中的地址值,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++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<string>, CharSequence{
/** The value is used for character storage. */
private final char value[]; /** The offset is the first index of the storage that is used. */
private final int offset; /** The count is the number of characters in the String. */
private final int count; /** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0</string>
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<string>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[]; /** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0</string>

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对象的哈希值的缓存,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值,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,一旦这三个值初始化了, 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值。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的值看似改变了,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方法的源码可以说明问题
 
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等方法都存在返回值的原因。也是为什么像下面这样调用不会改变对象的值: 
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。

 

String类不可变性的好处

  1. 只有当字符串是不可变的,字符串池才有可能实现。字符串池的实现可以在运行时节约很多heap空间,因为不同的字符串变量都指向池中的同一个字符串。但如果字符串是可变的,那么String interning将不能实现(译者注:String interning是指对不同的字符串仅仅只保存一个,即不会保存多个相同的字符串。),因为这样的话,如果变量改变了它的值,那么其它指向这个值的变量的值也会一起改变。
  2. 如果字符串是可变的,那么会引起很严重的安全问题。譬如,数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接,或者在socket编程中,主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的,所以它的值是不可改变的,否则黑客们可以钻到空子,改变字符串指向的对象的值,造成安全漏洞。
  3. 因为字符串是不可变的,所以是多线程安全的,同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。
  4. 类加载器要用到字符串,不可变性提供了安全性,以便正确的类被加载。譬如你想加载java.sql.Connection类,而这个值被改成了myhacked.Connection,那么会对你的数据库造成不可知的破坏。
  5. 因为字符串是不可变的,所以在它创建的时候hashcode就被缓存了,不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键,字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

String为什么不可变的更多相关文章

  1. 从字节码和JVM的角度解析Java核心类String的不可变特性

    1. 前言 最近看到几个有趣的关于Java核心类String的问题. String类是如何实现其不可变的特性的,设计成不可变的好处在哪里. 为什么不推荐使用+号的方式去形成新的字符串,推荐使用Stri ...

  2. JAVA 没有重载运算符,那么 String 类型的加法是怎么实现的,以及String类型不可变的原因和好处

    1, JAVA 不具备 C++ 和 C# 一样的重载运算符 来实现类与类之间相互计算 的功能    这其实一定程度上让编程失去了代码的灵活性, 但是个人认为,这在一定程度上减少了代码异常的概率     ...

  3. 在Java中String类为什么要设计成final?String真的不可变吗?其他基本类型的包装类也是不可变的吗?

    最近突然被问到String为什么被设计为不可变,当时有点懵,这个问题一直像bug一样存在,竟然没有发现,没有思考到,在此总结一下. 1.String的不可变String类被final修饰,是不可继承和 ...

  4. 对String值不可变的理解以及String类型的引用传递问题

    今天复习java时,突然注意到了一句以前没有注意过的一句话,String 是final修饰的,其值是不可变的.当时看的一脸懵逼,String str = "abc"; str = ...

  5. String 与不可变对象

    什么是不可变对象 ?不可变对象指的是在创建一个对象之后 ,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 ...

  6. 为什么字符串String是不可变字符串&&"".equals(str)与str.equals("")的区别

    为什么字符串String是不可变字符串 实际上String类的实现是char类型的数组 虽然说源码中设置的是private final char[] value; final关键词表示不可变动 但是只 ...

  7. String 的不可变真的是因为 final 吗?

    尽人事,听天命.博主东南大学硕士在读,热爱健身和篮球,乐于分享技术相关的所见所得,关注公众号 @ 飞天小牛肉,第一时间获取文章更新,成长的路上我们一起进步 本文已收录于 「CS-Wiki」Gitee ...

  8. String 为什么不可变?

    转载来源:String为什么不可变 今天来分享一道群友去阿里云面试遇到的 Java 基础面试真题:"String.StringBuffer.StringBuilder 的区别?String ...

  9. C# string 是不可变的,指什么不可变

    String 表示文本,即一系列 Unicode 字符.字符串是 Unicode 字符的有序集合,用于表示文本.String 对象是 System.Char 对象的有序集合,用于表示字符串.Strin ...

随机推荐

  1. django multidb --- router

    之前一篇随笔, 提到了django中怎么使用多数据库, 但是在实际工程中遇到了一个问题,就是admin指定了使用某库, 在测试环境上没问题, 当部署后(库也变动了位置), 修改一个admin的mode ...

  2. 20145313张雪纯exp7

    问题 (1)通常在什么场景下容易受到DNS spoof攻击 处于局域网中的时候,例如连接了学校/公司/餐厅wifi. (2)在日常生活工作中如何防范以上两攻击方法 不要轻易点开未知网址.鼠标在链接处停 ...

  3. Java继承相关知识总结

    Java继承的理解 一.概念: 一个新类从已有的类那里获得其已有的属性和方法,这种现象叫类的继承 这个新类称为子类,或派生类,已有的那个类叫做父类,或基类 继承的好处:代码得到极大的重用.形成一种类的 ...

  4. ubuntu下交叉编译imagemagick

    环境:ubuntu16.04 交叉编译器版本号:4.8.3 在编译之前要编译以下其依赖的软件或库:freetype,libpng,libxml2,libtiff,libjpeg,zlib,graphv ...

  5. 【SVN】Linux搭建SVN服务

    1.yum安装svn yum install -y subversion 日志打印 Loaded plugins: fastestmirror Determining fastest mirrors ...

  6. Java初始化块的作用

    1.使代码更简洁 eg: public class Test { private void init() { System.out.println("初始化状态"); } publ ...

  7. echart折线图,柱状图,饼图设置颜色

    转载: 之前在做报表的时候用过echart 用完也就完了,而这次在用的时候已经忘了,所以这里简单记录一下,好记性不如烂笔头!!! 1.折线图修改颜色: xAxis: { type: 'category ...

  8. LA 3486 Cells(判祖先+栈模拟dfs)

    https://vjudge.net/problem/UVALive-3486 题意: 判断u是否是v的祖先. 思路: 很简单,dfs遍历,记录每个节点第一次访问时的时间戳 in[i] 和第二次访问时 ...

  9. Linux——进程管理学习简单笔记

    基本概念: 进程和程序的区别 : 1.程序是静态概念,本身作为一种软件资源长期保存:而进程是程序的执行过程,它是动态概念,有一定的生命期,是动态产生和消亡的. 2.程序和进程无一一对应关系.一个程序可 ...

  10. 使用innerHTML时要注意的一点

    为某个元素添加内容时,使用的是document.getElementsByClassName,由于只有一个元素拥有这样的ClassName,就直接这样用,document.getElementsByC ...