String类为什么被设计成不可变类

1.享元模式：

1.共享元素模式，也就是说：一个系统中如果有多处用到了相同的一个元素，那么我们应该只存储一份此元素，而让所有地方都引用这一个元素。

2.Java中String就是根据享元模式设计的，而那个存储元素的地方就叫做 "字符串常量池——String Pool"。

public class Apple {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "abc";
        String b = "abc";
        String c = new String("abc");
        System.out.println(a == b);        // true
        System.out.println(a.equals(b));   // true
        System.out.println(a == c);        // false
        System.out.println(a.equals(c));   // true
    }
}
 
// 因为String太过常用，JAVA类库的设计者在实现时做了个小小的变化，即采用了享元模式。
// 每当生成一个新内容的字符串时，他们都被添加到一个共享池中，当第二次再次生成同样内容的字符串实例时，
// 就共享此对象，而不是创建一个新对象，但是这样的做法仅仅适合于通过=符号进行的初始化。　　
// 需要说明一点的是，在object中，equals()是用来比较内存地址的，
// 但是String重写了equals()方法，用来比较内容的，即使是不同地址，只要内容一致，也会返回true，
// 这也就是为什么a.equals(c)返回true的原因了。

2.享元模式分析：

int x = 10;

String y = "hello";

1). 首先，10 和 "hello"会在经过javac（或者其他编译器）编译过后变为Class文件中constant_pool table的内容。

2). 当我们的程序运行时，也就是说JVM运行时，每个Class constant_pool table中的内容会被加载到JVM内存中的方法区中各自Class的Runtime Constant Pool。

3). 一个没有被String Pool包含的Runtime Constant Pool中的字符串（这里是"hello"）会被加入到String Pool中（HosSpot使用hashtable引用方式），步骤如下：　

　　一是：在Java Heap中根据"hello"字面量create一个字符串对象

　　二是：将字面量"hello"与字符串对象的引用在hashtable中关联起来，键 - 值形式是："hello" = 对象的引用地址。

4). 当一个新的字符串出现在Runtime Constant Pool 中时怎么判断需不需要在Java Heap中创建新对象呢？

　　策略是这样：

　　会先去根据equals来比较Runtime Constant Pool 中的这个字符串是否和String Pool中某一个是相等的（也就是找是否已经存在），

　　　　如果有那么就不创建，直接使用其引用；

　　　　如此，就实现了享元模式，提高的内存利用效率。

3.设计成不可变类的好处：

优点：
　　1.效率：例如字符串常量池，字符串常量池可以将一些字符常量放在常量池中重复使用，避免每次都重新创建相同的对象、节省存储空间。

　　但如果字符串是可变的，此时相同内容的String还指向常量池的同一个内存空间，当某个变量改变了该内存的值时，其他遍历的值也会发生改变。

　　2.安全性：不可变对象天生是线程安全的，在不同线程共享对象，不需要同步机制，因为对象的值是固定的。

缺点：

　　资源开销，对象需要频繁的修改属性，则每一次修改都会新创建一个对象，产生大量的资源开销。

常见的不可变类：String Integer Long等类型。

4. 如何设计一个不可变类：

1. 类使用final修饰符修饰，保证类不能被继承。

　如果类可以被继承会破坏类的不可变性机制，只要继承类覆盖父类的方法并且继承类可以改变成员变量值，那么一旦子类以父类的形式出现时，不能保证当前类是否可变。

2.类的成员变量都应该是private final的，保证成员变量不可改变。

3.任何获取/修改属性的方法都不应作用于属性本身。

　不提供修改成员变量的方法，例如setter方法。

　　getter方法不能返回对象本身，要返回对象的拷贝，防止对象外泄。

　　修改对象的属性时要返回新对象

4.对成员变量的初始化通过构造器进行，并进行深拷贝。

　如果使用传入的参数直接赋值，则传递的只是引用，仍然可以通过外部变量改变它的值。

5.Demo：

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "ab";
    String s2 = "abc";
    String s3 = s1 + "c";
    System.out.println(s3 == s2); // false
    System.out.println(s3.equals(s2)); // true
}
// 1.Java 语言提供对字符串串联符号（”+”）和其他对象到字符串的转换的特殊支持。
// 2.字符串串联是通过 StringBuilder（或 StringBuffer）类及其 append 方法实现的，字符串转换是通过 toString 方法实现的。
// 3.在本题中，先在常量池中创建”ab“，地址指向s1,再创建”abc”，指向s2。
// 对于s3，先创建StringBuilder（或 StringBuffer）对象，通过append连接得到“abc”，再调用toString()转换得到的地址指向s3，故(s3==s2)为false。

6. 使用String str = new String("hello");会创建几个对象

　　1.先定义一个名为str引用变量，放入到栈中。

　　2.然后检查字符串池中是否存在内容为”hello“的对象。

　　3.不存在，则在堆中创建一个指定的对象，并让str引用指向该对象（然后需要从堆中复制到常量池中，否则导致浪费池的空间）

　　4.存在，则从常量池中拷贝一份到堆中（然后返回堆中的地址，让栈中的str对象指向该地址，进行关联）

　　注意：对字符串进行赋值时，如果右操作数含有一个或一个以上的字符串引用时，则会在堆中建立一个字符串对象，返回引用；如String str2=str1+ “abc”;