String为什么是不可变的

什么是不可变？

String不可变很简单，如下图，给一个已有String第二次赋值，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。

为什么String是不可变的？

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，

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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。

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final int[] value={1,2,3};value[2]=100;  //这时候数组里已经是{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。而且还很小心地把整个String设成final禁止继承，避免被其他人破坏。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。

不可变有什么好处？

这个最简单地原因，就是为了安全。看下面这个场景（有评论反应例子不够清楚，现在完整地写出来），一个函数appendStr( )在不可变的String参数后面加上一段“bbb”后返回。appendSb( )负责在可变的StringBuilder后面加“bbb”。

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class Test{    //不可变的String    public static String appendStr(String s){        s+="bbb";        return s;    }    //可变的StringBuilder    public static StringBuilder appendSb(StringBuilder sb){        return sb.append("bbb");    }    public static void main(String[] args){        //String做参数        String s=new String("aaa");        String ns=Test.appendStr(s);        System.out.println("String aaa >>> "+s.toString());        //StringBuilder做参数        StringBuilder sb=new StringBuilder("aaa");        StringBuilder nsb=Test.appendSb(sb);        System.out.println("StringBuilder aaa >>> "+sb.toString());    }}//Output: //String aaa >>> aaa//StringBuilder aaa >>> aaabbb

如果程序员不小心像上面例子里，直接在传进来的参数上加”bbb”，因为Java对象参数传的是引用，所以可变的的StringBuffer参数就被改变了。可以看到变量sb在Test.appendSb(sb)操作之后，就变成了”aaabbb”。有的时候这可能不是程序员的本意。所以String不可变的安全性就体现在这里。

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。

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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。

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。

最后别忘了String另外一个字符串常量池的属性。接下来正好要讲这个。Java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。

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