为什么Java字符串是不可变对象

问题:
什么是不可变对象,不可变对象有什么好处,在什么情况下应该用;
顾名思义,不可变对象就是创建后不可以改变的对象,典型的例子就是Java中的String类
String s = “ABC”;
s.toLowerCase();
如上s.toLowerCase()并没有改变“ABC“的值,而是创建了一个新的String类“abc”,然后赋值给了新的实例s。
优势:相对于可变的对象,不可变对象拥有的优势有两点。
(1)).不可变对象可以提高字符串池(spring pool)的效率和安全性。如果你知道一个对象是不可变的,那么需要拷贝这个对象的内容时,就不用复制它的本身而只是复制它的地址,复制地址(通常一个指针的大小)需要很小的内存效率也很高。对于同时引用这个“ABC”的其他变量也不会造成影响。
(2)不可变对象对于多线程是安全的,因为在多线程同时进行的情况下,一个可变对象的值很可能被其他进程改变,这样会造成不可预期的结果,而使用不可变对象就可以避免这种情况。
为什么要将String设计成为一个不可变的对象?
其实将String对象设计成为一个不可变的对象的原因有很多种
第一:字符串常量池的需要
1:很多人不理解字符串常量池,那么先说一下字符串常量池。

  1. 字符串常量池是什么
    在HotSpot VM里实现的string pool功能的是一个StringTable类,它是一个Hash表,默认值大小长度是1009;这个StringTable在每个HotSpot VM的实例只有一份,被所有的类共享。字符串常量由一个一个字符组成,放在了StringTable上。
    在JDK6.0中,StringTable的长度是固定的,长度就是1009,因此如果放入String Pool中的String非常多,就会造成hash冲突,导致链表过长,当调用String#intern()时会需要到链表上一个一个找,从而导致性能大幅度下降;
  2. 字符串常量池里面放的是什么
    在JDK6.0及之前版本中,String Pool里放的都是字符串常量;
    在JDK7.0中,由于String#intern()发生了改变,因此String Pool中也可以存放放于堆内的字符串对象的引用。
    字符串常量池是堆内存中一个特殊的存储区域,当创建一个String对象时,假如此字符串值已经存在于常量池中,则不会创建一个新的对象,而是引用已经存在的对象。 例如:
    String s1 = “abcd”;
    String s2 = “abcd”;
    在堆内存中这个“abcd”在创建s1的时候就已经存在了,所以它不会在去创建一个新的对象,而是会去字符串常量池中引用s1这个对象赋值给s2;
    第二:允许String对象缓存HashCode
    Java中String对象的哈希码被频繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。
    字符串不变性保证了hash码的唯一性,因此可以放心地进行缓存.这也是一种性能优化手段,意味着不必每次都去计算新的哈希码. 在String类的定义中有如下代码:
    private int hash;
    关于String不可变的好处有哪些
    1.只有当字符串是不可变的,字符串池才有可能实现。字符串池的实现可以在运行时节约很多heap空间,因为不同的字符串变量都指向池中的同一个字符串。但如果字符串是可变的,那么String interning将不能实现(译者注:String interning是指对不同的字符串仅仅只保存一个,即不会保存多个相同的字符串。),因为这样的话,如果变量改变了它的值,那么其它指向这个值的变量的值也会一起改变。

2.如果字符串是可变的,那么会引起很严重的安全问题。譬如,数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接,或者在socket编程中,主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的,所以它的值是不可改变的,否则黑客们可以钻到空子,改变字符串指向的对象的值,造成安全漏洞。

3.因为字符串是不可变的,所以是多线程安全的,同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。

4.类加载器要用到字符串,不可变性提供了安全性,以便正确的类被加载。譬如你想加载java.sql.Connection类,而这个值被改成了myhacked.Connection,那么会对你的数据库造成不可知的破坏。

5.因为字符串是不可变的,所以在它创建的时候hashcode就被缓存了,不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键,字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

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