【java基础】浅析String

一、String类

　　字符串广泛应用 在Java 编程中，在 Java 中字符串属于对象，Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。String类的基本用法就不赘述了，请参考《Java String 类|菜鸟教程》。

二、String是不可变的

2.1 不可变对象

　　不可变对象（immutable Object）就是那些一旦被创建，它们的状态就不能被改变的Objects，每次对他们的改变都是产生了新的immutable的对象。而mutable Objects就是那些创建后，状态可以被改变的Objects.
　　如果一个类被设计成不可变的类 ，那么这个类的实例化对象是不可变的。

2.2 不可变类的特点

　不可变类有以下特点：

• 这个类被声明为final类，以此来限制子类继承父类，以避免子类改变了父类的immutable特性；
• 类的成员变量都是final并且是私有的；
• 如果成员变量是一个引用类型，是可变的，那么在他的getter()方法中，返回的是对该对象的拷贝。

2.3 String类

在JDK1.7中，String类部分源码如下：

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

　　可以看出String类的定义是基本符合上面所说的不可变类的特点的，只有“hash”存在疑问。
　　hash变量用于缓存字符串的哈希码（Cache the hash code for the string）。而hashCode()方法用于得到字符串对象的哈希码，源码及注释如下：

//计算字符串的哈希码public int hashCode() {        int h = hash;        //1.如果哈希码没有被计算过(hash==0)，并且字符串不为空，则计算哈希码;        //2.如果被计算过(调用过hashCode()方法)，则直接返回变量hash的值(第一次调用hashCode()时赋给hash的值).        if (h == 0 && value.length > 0) {            //hash的值有value计算得到            char val[] = value;            for (int i = 0; i < value.length; i++) {                h = 31 * h + val[i];            }            //将计算得到的哈希码值赋值给成员变量hash            hash = h;        }        return h;    }

　　由上边源码及注释可以得出，hash虽然不是final，但它是通过计算final属性value得来的，并且能保证每次调用它的值都是一致的。所以String是不可变的。

三、为什么看起来变了？

　　既然String是不可变的，那为什么在使用时总会遇见“变”的情况？下面分析一下几个常见的误区：

3.1 误区一：对象与对象的引用

 //1.误区一：引用 String str = "123"; System.out.println("str="+str); str = "456"; System.out.println("str="+str);

输出结果：str=123
　　　　　str=456
　　　　　
　　从输出结果来看，str的值确实改变了，从“123”变成了“456”，这里就是存在的第一个误区。
　　str其实是一个对象的引用，里面存放的是它所指向的对象的地址，并不是对象本身。
　　所以以上的代码可以解释为：str本来指向对象“123”（即str存放的是对象“123”的地址）。执行语句str=”456”;创建一个新的对象”456”,然后引用str重新指向这个新的对象。但是，原来的对象”123”仍然在内存中存在，并没有改变。

3.2误区二：字符串常量池

//2.常量池//字面量形式创建字符串对象String str1 = "abc";String str2 = "abc";System.out.println("str1==str2:"+(str1==str2)); //true//new创建字符串对象String str3 = new String("abc");String str4 = new String("abc");System.out.println("str3==str4:"+(str3==str4)); //false

输出结果：str1==str2:true
　　　　　str3==str4:false
　　　　　
　　java中字符串对象创建有两种形式，一种是字面量形式，另一种是使用new这种标准的构造对象的方法。　
　　字面量形式：当代码中出现字面量形式创建字符串对象时，JVM首先会对这个字面量进行检查。如果字符串常量池中存在相同内容的字符串对象的引用，则将这个引用返回，不创建新的对象；否则新的字符串对象被创建，然后将这个引用放入字符串常量池，并返回该引用。
　　new创建：使用new来创建字符串对象，不管字符串常量池中有没有相同内容的对象的引用，新的字符串对象都会创建。

3.3误区三：调用String类的方法

//调用String类的方法String str5 = new String("abcdef");System.out.println("str5="+str5);str5 = str5.replace('c', 'Z');System.out.println("str5="+str5);str5 = str5.substring(2, 4);System.out.println("str5="+str5);

输出结果：str5=abcdef
　　　　　str5=abZdef
　　　　　str5=Zd

　　在String中，调用某些方法（如replace、substring等）后可以得到改变后的值。那不是说明String对象能通过String类中的方法改变吗？这也是一个误区。
　　避免这个误区其实只需要记住不可变对象的一个特点即可：immutable对象的状态在创建之后就不能发生改变，任何对它的改变都应该产生一个新的对象。
　　为了验证，我们可以查看String类中replace、substring方法的源代码。这里省略掉方法实现的细节，直接查看在调用方法后的返回值。
　　
replace方法中：

return new String(buf, true);

substring方法中：

return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length))  ? this : new String(value, beginIndex, subLen);

　　可以看出在调用replace、substring方法后都会产生一个新的String对象。其他类似的方法也是如此。

参考资料

如何创建不可变（Immutable）的Java类或对象
Java中的String为什么是不可变的？ – String源码分析
为什么String要设计成不可变的?
Java中的字符串常量池
Java细节：字符串的拼接