--- title: 为什么String是不可变的？ shortTitle: 为什么String是不可变的？ category: - Java核心 tag: - 数组&字符串 description: Java程序员进阶之路，小白的零基础Java教程，从入门到进阶，为什么String是不可变的？ head: - - meta - name: keywords content: Java,Java SE,Java 基础,Java 教程,Java 程序员进阶之路,Java 入门,java字符串,String - name: description content: Java程序员进阶之路，小白的零基础Java教程，从入门到进阶，为什么String是不可变的？ --- 我正坐在沙发上津津有味地读刘欣大佬的《码农翻身》——Java 帝国这一章，门铃响了。起身打开门一看，是三妹，她从学校回来了。 “三妹，你回来的真及时，今天我们打算讲 Java 中的字符串呢。”等三妹换鞋的时候我说。 “哦，可以呀，哥。听说字符串的细节特别多，什么字符串常量池了、字符串不可变性了、字符串拼接了、字符串长度限制了等等，你最好慢慢讲，否则我可能一时半会消化不了。”三妹的态度显得很诚恳。 “嗯，我已经想好了，今天就只带你大概认识一下字符串，再说说为什么 String 是不可变的，其他的细节咱们后面再慢慢讲，保证你能及时消化。” “好，那就开始吧。”三妹已经准备好坐在了电脑桌的边上。 我应了一声后走到电脑桌前坐下来，顺手打开 Intellij IDEA，并找到了 String 的源码。 ```java public final class String implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence { @Stable private final byte[] value; private final byte coder; private int hash; } ``` “第一，String 类是 final 的，意味着它不能被子类继承。” “第二，String 类实现了 Serializable 接口，意味着它可以序列化。” “第三，String 类实现了 Comparable 接口，意味着最好不要用‘==’来比较两个字符串是否相等，而应该用 `compareTo()` 方法去比较。” “第四，StringBuffer、StringBuilder 和 String 一样，都实现了 CharSequence 接口，所以它们仨属于近亲。由于 String 是不可变的，所以遇到字符串拼接的时候就可以考虑一下 String 的另外两个好兄弟，StringBuffer 和 StringBuilder，它俩是可变的。” “第五，Java 9 以前，[String 是用 char 型数组实现的，之后改成了 byte 型数组实现，并增加了 coder 来表示编码](https://tobebetterjavaer.com/basic-extra-meal/jdk9-char-byte-string.html)。在 Latin1 字符为主的程序里，可以把 String 占用的内存减少一半。当然，天下没有免费的午餐，这个改进在节省内存的同时引入了编码检测的开销。” “第六，每一个字符串都会有一个 hash 值，这个哈希值在很大概率是不会重复的，因此 String 很适合来作为 HashMap 的键值。” “String 可能是 Java 中使用频率最高的引用类型了，因此 String 类的设计者可以说是用心良苦。” 比如说 String 的不可变性。 - String 类被 final 关键字修饰，所以它不会有子类，这就意味着没有子类可以重写它的方法，改变它的行为。 - String 类的数据存储在 `byte[]` 数组中，而这个数组也被 final 关键字修饰了，这就表示 String 对象是没法被修改的，只要初始化一次，值就确定了。 “哥，为什么要这样设计呢？”三妹有些不解。 “我先简单来说下，三妹，能懂最好，不能懂后面再细说。” 第一，可以保证 String 对象的安全性，避免被篡改，毕竟像密码这种隐私信息一般就是用字符串存储的。 第二，保证哈希值不会频繁变更。毕竟要经常作为哈希表的键值，经常变更的话，哈希表的性能就会很差劲。 第三，可以实现字符串常量池。 “由于字符串的不可变性，String 类的一些方法实现最终都返回了新的字符串对象。”等三妹稍微缓了一会后，我继续说到。 “就拿 `substring()` 方法来说。” ```java public String substring(int beginIndex) { if (beginIndex < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex); } int subLen = length() - beginIndex; if (subLen < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen); } if (beginIndex == 0) { return this; } return isLatin1() ? StringLatin1.newString(value, beginIndex, subLen) : StringUTF16.newString(value, beginIndex, subLen); } // StringLatin1.newString public static String newString(byte[] val, int index, int len) { return new String(Arrays.copyOfRange(val, index, index + len), LATIN1); } // UTF16.newString public static String newString(byte[] val, int index, int len) { if (String.COMPACT_STRINGS) { byte[] buf = compress(val, index, len); if (buf != null) { return new String(buf, LATIN1); } } int last = index + len; return new String(Arrays.copyOfRange(val, index << 1, last << 1), UTF16); } ``` `substring()` 方法用于截取字符串，不管是 Latin1 字符还是 UTF16 字符，最终返回的都是 new 出来的新字符串对象。 “还有 `concat()` 方法。” ```java public String concat(String str) { int olen = str.length(); if (olen == 0) { return this; } if (coder() == str.coder()) { byte[] val = this.value; byte[] oval = str.value; int len = val.length + oval.length; byte[] buf = Arrays.copyOf(val, len); System.arraycopy(oval, 0, buf, val.length, oval.length); return new String(buf, coder); } int len = length(); byte[] buf = StringUTF16.newBytesFor(len + olen); getBytes(buf, 0, UTF16); str.getBytes(buf, len, UTF16); return new String(buf, UTF16); } ``` `concat()` 方法用于拼接字符串，不管编码是否一致，最终也返回的是新的字符串对象。 “`replace()` 替换方法其实也一样，三妹，你可以自己一会看一下源码，也是返回新的字符串对象。” “这就意味着，不管是截取、拼接，还是替换，都不是在原有的字符串上进行的，而是重新生成了新的字符串对象。也就是说，这些操作执行过后，**原来的字符串对象并没有发生改变**。” “三妹，你记住，String 对象一旦被创建后就固定不变了，对 String 对象的任何修改都不会影响到原来的字符串对象，都会生成新的字符串对象。” “嗯嗯，记住了，哥。”三妹很乖。 “那今天就先讲到这吧，后面我们再对每一个细分领域深入地展开一下。你可以找一些资料先预习下，我出去散会心。。。。。” --- 最近整理了一份牛逼的学习资料，包括但不限于Java基础部分（JVM、Java集合框架、多线程），还囊括了 **数据库、计算机网络、算法与数据结构、设计模式、框架类Spring、Netty、微服务（Dubbo，消息队列） 网关** 等等等等……详情戳：[可以说是2022年全网最全的学习和找工作的PDF资源了](https://tobebetterjavaer.com/nice-article/itmind/nice-article/itmind/miansjavamsdhmsmsbdjavabdjavaxxzlmsxxzlmszlzlxzmszlfxjlzl.html) 关注二哥的原创公众号 **沉默王二**，回复**111** 即可免费领取。