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String的不可变性

news 来源：原创 2025/5/6 16:22:47

文章目录

一、String 对象
二、String 是不可变的
- 2.1 不可变对象
- 2.2 不可变的好处
- 2.3 String常量池
- 2.4 设计模式之享元模式
- 2.5 String 、StringBuilder、StringBuffer
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一、String 对象

String在java的开发中非常广泛，可以直接通过字面量的方式进行声明。但值得注意的是，String不是基本数据类型，而是一个引用。所以String对象存储在堆空间，它的引用在栈空间。

当 Java 中对引用类型变量赋值时，可以理解为将这个变量（引用）指向一块内存地址。当执行这段代码时，实际上是栈中一个 str 指向堆中一块内存空间。

String str = "Hello";

源码如下，这也是String具有不可变的原因：在这里插入图片描述
首先，可以看到这里面有个非常重要的属性，即 private final 的 char 数组，数组名字叫 value。它存储着字符串的每一位字符，同时 value 数组是被 final 修饰的，也就是说，这个 value 一旦被赋值，引用就不能修改了；

并且在 String 的源码中可以发现，除了构造函数之外，并没有任何其他方法会修改 value 数组里面的内容，而且 value 的权限是 private，外部的类也访问不到，所以最终使得 value 是不可变的。

二、String 是不可变的

2.1 不可变对象

不可变对象：如果对象创建完成之后，其状态不会被修改，那么这个对象就是不可变对象。那对象的状态又如何理解呢？

对象状态：类里面定义的成员变量叫做属性，运行时创建出来的对象的属性的具体值就是该对象的状态。

更多学习：深入理解Java中的不可变对象

2.2 不可变的好处

此文章列举了四点好处，分别是：
1、字符串常量池
2、用作HashMap的key
3、缓存HashCode
4、线程安全

详细内容见此：
74 为什么 String 被设计为是不可变的？之不可变的好处

2.3 String常量池

String是不可变对象，那么它存储在哪里？
前置知识：JVM内存管理。Java程序的存储由JVM进行管理， JVM 提供了一块内存用于存放 String 字符串对象。至于String常量池存放的位置，也经历了一些变迁：
深入理解Java字符串常量池

2.4 设计模式之享元模式

其实字符串常量池这个问题涉及到一个设计模式，叫“享元模式”，顾名思义共享元素模式

也就是说：一个系统中如果有多处用到了相同的一个元素，那么我们应该只存储一份此元素，而让所有地方都引用这一个元素

Java中String部分就是根据享元模式设计的，而那个存储元素的地方就叫做“字符串常量池 - String Pool”

2.5 String 、StringBuilder、StringBuffer

说到 String 类就自然而然的想到了两个与之关系密切的类。由于 String 对象不可变，每一个操作都会产生新的对象，这样似乎不太友好，可能会造成内存占用过大，而且会频繁创建对象。所以官方给我们提供了一个类 StringBuilder 。这个类可以在原字符串的基础上进行增删改，并且不会新开辟内存空间。这就弥补了有些场景下 String 的不友好性。它跟 String 非常类似，还记得之前我们说 String 内部维护了一个 final char[] value 吗？StringBuilder 内部维护了一个 char[] value 没有用 final 修饰，所以它是可以在原字符串基础上做修改的。

StringBuffer 其实和 StringBuilder 是一样的，只是 StringBuffer 对于字符串的增删改方法都加上了 synchronized 关键字，这样一来对于字符串的操作就是线程安全的，由于线程安全所以其性能也次于 StringBuilder。