String类型为什么是不可改变的？

摘要: 众所周知， 在Java中String类是不可变的。那么到底什么是不可变的对象呢？ 可以这样认为：如果一个对象，在它创建完成之后，不能再改变它的状态，那么这个对象就是不可变的。不能改变状态的意思是，不能改变对象内的成员变量，包括基本数据类型的值不能改变，引用类型的变量不能指向其他的对象，引用类型指向的对象的状态也不能改变。

1. String为什么不可变？

翻开JDK源码，java.lang.String类起手前三行，是这样写的：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/**String本质是个char数组. 而且用final关键字修饰
* The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0

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，



value用final修饰，编译器不允许我把value指向堆区另一个地址（非final的b就可以让value指向）。但如果我直接对数组元素动手，此时a数组变成[1,2,3,100]。



所以，string的值也不是绝对的不可变，可以利用Java的反射技术获取到private final char [] value;中的value，设置私有可访问，然后来更改value中的值如下例：

public static void main(String[] args){
try {
String str = "hello,world";
Field declaredField = String.class.getDeclaredField("value");
declaredField.setAccessible(true);
char[] charstr = (char[]) declaredField.get(str);
charstr[5] = '-';
System.out.println(str);// 输出str的值为 hello-world
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

总而言之String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。private final char value[]这一句里，private的私有访问权限的作用都比final大。而且设计师还很小心地把整个String设成final禁止继承，避免被其他人继承后破坏。所以String是不可变的关键都在底层的实现，而不是一个final。（主要关键点：私有化的value，final修饰的类不可被继承，没有暴露成员字段更没有暴露相关更改字段的方法 ）

2. 不可变有什么好处？

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(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。

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。

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。

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。

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。

参考链接：

https://www.2cto.com/kf/201401/272974.html

https://www.zhihu.com/question/20618891/answer/147575525