概览
String 被声明为 final,因此它不可被继承。
内部使用 char 数组存储数据,该数组被声明为 final,这意味着 value 数组初始化之后就不能再引用其它数组。并且 String 内部没有改变 value 数组的方法,因此可以保证 String 不可变。
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { /** The value is used for character storage. */ private final char value[];
不可变的好处
1. 可以缓存 hash 值
因为 String 的 hash 值经常被使用,例如 String 用做 HashMap 的 key。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变,因此只需要进行一次计算。
2. String Pool 的需要
如果一个 String 对象已经被创建过了,那么就会从 String Pool 中取得引用。只有 String 是不可变的,才可能使用 String Pool。
![](https://github.com/CyC2018/CS-Notes/raw/master/pics/f76067a5-7d5f-4135-9549-8199c77d8f1c.jpg)
3. 安全性
String 经常作为参数,String 不可变性可以保证参数不可变。例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的,那么在网络连接过程中,String 被改变,改变 String 对象的那一方以为现在连接的是其它主机,而实际情况却不一定是。
4. 线程安全
String 不可变性天生具备线程安全,可以在多个线程中安全地使用。
Program Creek : Why String is immutable in Java?
String, StringBuffer and StringBuilder
1. 可变性
- String 不可变
- StringBuffer 和 StringBuilder 可变
2. 线程安全
- String 不可变,因此是线程安全的
- StringBuilder 不是线程安全的
- StringBuffer 是线程安全的,内部使用 synchronized 进行同步
StackOverflow : String, StringBuffer, and StringBuilder
String Pool
字符串常量池(String Pool)保存着所有字符串字面量(literal strings),这些字面量在编译时期就确定。不仅如此,还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程中将字符串添加到 String Pool 中。
当一个字符串调用 intern() 方法时,如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等(使用 equals() 方法进行确定),那么就会返回 String Pool 中字符串的引用;否则,就会在 String Pool 中添加一个新的字符串,并返回这个新字符串的引用。
下面示例中,s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同字符串,而 s3 和 s4 是通过 s1.intern() 方法取得一个字符串引用。intern() 首先把 s1 引用的字符串放到 String Pool 中,然后返回这个字符串引用。因此 s3 和 s4 引用的是同一个字符串。
String s1 = new String("aaa"); String s2 = new String("aaa"); System.out.println(s1 == s2); // false String s3 = s1.intern(); String s4 = s1.intern(); System.out.println(s3 == s4); // true
如果是采用 "bbb" 这种字面量的形式创建字符串,会自动地将字符串放入 String Pool 中。
String s5 = "bbb"; String s6 = "bbb"; System.out.println(s5 == s6); // true
在 Java 7 之前,String Pool 被放在运行时常量池中,它属于永久代。而在 Java 7,String Pool 被移到堆中。这是因为永久代的空间有限,在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误。
- StackOverflow : What is String interning?
- 深入解析 String#intern
new String("abc")
使用这种方式一共会创建两个字符串对象(前提是 String Pool 中还没有 "abc" 字符串对象)。
- "abc" 属于字符串字面量,因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象,指向这个 "abc" 字符串字面量;
- 而使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象。
创建一个测试类,其 main 方法中使用这种方式来创建字符串对象。
public class NewStringTest { public static void main(String[] args) { String s = new String("abc"); } }
使用 javap -verbose 进行反编译,得到以下内容:
// ... Constant pool: // ... #2 = Class #18 // java/lang/String #3 = String #19 // abc // ... #18 = Utf8 java/lang/String #19 = Utf8 abc // ... public static void main(java.lang.String[]); descriptor: ([Ljava/lang/String;)V flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=3, locals=2, args_size=1 0: new #2 // class java/lang/String 3: dup 4: ldc #3 // String abc 6: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V 9: astore_1 // ...
在 Constant Pool 中,#19 存储这字符串字面量 "abc",#3 是 String Pool 的字符串对象,它指向 #19 这个字符串字面量。在 main 方法中,0: 行使用 new #2 在堆中创建一个字符串对象,并且使用 ldc #3 将 String Pool 中的字符串对象作为 String 构造函数的参数。
以下是 String 构造函数的源码,可以看到,在将一个字符串对象作为另一个字符串对象的构造函数参数时,并不会完全复制 value 数组内容,而是都会指向同一个 value 数组。
public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; }