在java中String类为什么要设计成final?
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我进行了重新排版,并且更换了其中的一个例子,让我们更好理解。
String很多实用的特性,比如说“不可变性”,是工程师精心设计的艺术品!艺术品易碎!用final就是拒绝继承,防止世界被熊孩子破坏,维护世界和平!
1. 什么是不可变?
String不可变很简单,如下图,给一个已有字符串"abcd"第二次赋值成"abcedl",不是在原内存地址上修改数据,而是重新指向一个新对象,新地址。
2. String为什么不可变?
翻开JDK源码,java.lang.String类起手前三行,是这样写的:
- public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
- /** String本质是个char数组. 而且用final关键字修饰.*/
- private final char value[];
- ...
- ...
- }
首先String类是用final关键字修饰,这说明String不可继承。再看下面,String类的主力成员字段value是个char[ ]数组,而且是用final修饰的。final修饰的字段创建以后就不可改变。
有的人以为故事就这样完了,其实没有。因为虽然value是不可变,也只是value这个引用地址不可变。挡不住Array数组是可变的事实。Array的数据结构看下图
也就是说Array变量只是stack上的一个引用,数组的本体结构在heap堆。String类里的value用final修饰,只是说stack里的这个叫value的引用地址不可变。没有说堆里array本身数据不可变。看下面这个例子,
- final int[] value={1,2,3}
- int[] another={4,5,6};
- value=another; //编译器报错,final不可变
value用final修饰,编译器不允许我把value指向堆区另一个地址。但如果我直接对数组元素动手,分分钟搞定。
- final int[] value={1,2,3};
- value[2]=100; //这时候数组里已经是{1,2,100}
或者更粗暴的反射直接改,也是可以的。
- final int[] array={1,2,3};
- Array.set(array,2,100); //数组也被改成{1,2,100}
所以String是不可变,关键是因为SUN公司的工程师,在后面所有String的方法里很小心的没有去动Array里的元素,没有暴露内部成员字段。
private final char value[]这一句里,private的私有访问权限的作用都比final大。而且设计师还很小心地把整个String设成final禁止继承,避免被其他人继承后破坏。所以String是不可变的关键都在底层的实现,而不是一个final。考验的是工程师构造数据类型,封装数据的功力。
3. 不可变有什么好处?
这个最简单的原因,就是为了安全。
示例1
- package _12_01字符串;
- public class 为什么String要设计成不可变类你 {
- public static void main(String[] args) {
- String a, b, c;
- a = "test";
- b = a;
- c = b;
- String processA = processA(a);
- String processB = processB(b);
- String processC = processC(c);
- System.out.println(processA);
- System.out.println(processB);
- System.out.println(processC);
- }
- static String processA(String str){
- return str + "A";
- }
- static String processB(String str){
- return str + "B";
- }
- static String processC(String str){
- return str + "C";
- }
- }
- //OUTPUT
- // testA
- //testB
- //testC
当String支持非可变性的时候,它们的值很好确定,不管调用哪个方法,都互不影响。
如果String是可变的,就可能如下例,我们使用StringBuffer来模拟String是可变的
- package _12_01字符串;
- public class 为什么String要设计成不可变类2 {
- public static void main(String[] args) {
- StringBuffer a, b, c;
- a = new StringBuffer("test");
- b = a;
- c = b;
- String processA = processA(a);
- String processB = processB(b);
- String processC = processC(c);
- System.out.println(processA);
- System.out.println(processB);
- System.out.println(processC);
- }
- static String processA(StringBuffer str){
- return str.append("A").toString();
- }
- static String processB(StringBuffer str){
- return str.append("B").toString();
- }
- static String processC(StringBuffer str){
- return str.append("C").toString();
- }
- }
- //OUTPUT
- // testA
- //testAB
- //testABC
能看出b=a,c=b;程序员的本意是希望变量是不变的。所以String不可变的安全性就体现在这里。实际上StringBuffer的作用就是起到了String的可变配套类角色。
示例2
再看下面这个HashSet用StringBuilder做元素的场景,问题就更严重了,而且更隐蔽。
- class Test{
- public static void main(String[] args){
- HashSet<StringBuilder> hs=new HashSet<StringBuilder>();
- StringBuilder sb1=new StringBuilder("aaa");
- StringBuilder sb2=new StringBuilder("aaabbb");
- hs.add(sb1);
- hs.add(sb2); //这时候HashSet里是{"aaa","aaabbb"}
- StringBuilder sb3=sb1;
- sb3.append("bbb"); //这时候HashSet里是{"aaabbb","aaabbb"}
- System.out.println(hs);
- }
- }
- //Output:
- //[aaabbb, aaabbb]
StringBuilder型变量sb1和sb2分别指向了堆内的字面量"aaa"和"aaabbb"。把他们都插入一个HashSet。到这一步没问题。但如果后面我把变量sb3也指向sb1的地址,再改变sb3的值,因为StringBuilder没有不可变性的保护,sb3直接在原先"aaa"的地址上改。导致sb1的值也变了。这时候,HashSet上就出现了两个相等的键值"aaabbb"。破坏了HashSet键值的唯一性。所以千万不要用可变类型做HashMap和HashSet键值。
不可变性支持线程安全
还有一个大家都知道,就是在并发场景下,多个线程同时读一个资源,是不会引发竟态条件的。只有对资源做写操作才有危险。不可变对象不能被写,所以线程安全。
不可变性支持字符串常量池
最后别忘了String另外一个字符串常量池的属性。像下面这样字符串one和two都用字面量"something"赋值。它们其实都指向同一个内存地址。
- String one = "someString";
- String two = "someString";
这样在大量使用字符串的情况下,可以节省内存空间,提高效率。但之所以能实现这个特性,String的不可变性是最基本的一个必要条件。要是内存里字符串内容能改来改去,这么做就完全没有意义了。
转自:http://blog.csdn.net/u013905744/article/details/52414111
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