爲何Java中的String是不可變的

原文出處：https://www.programcreek.com/2013/04/why-string-is-immutable-in-java/ 

在Java中String類是不可變的，簡單來講，一個不可變的類就意味着他的實例是不可修改的，實例的全部信息都是在實例建立的時候被初始化而且不可被修改。不可變類的設計有不少優勢。這篇博文主要從內存，同步和數據結構的角度來具體說明這種不可變的概念。 

String Pool的須要

String Pool（String intern pool）是在方法區的一塊特殊存儲區域。當一個String被建立時若是發現當前String已經存在於String Pool，則會返回一個已存在String的引用而不會新建一個對象。

如下代碼只會建立一個String對象在堆內存中。

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";

  下圖是建立的過程：

若是一個String是可變的，改變了一個引用指向的String會致使其餘引用獲得錯誤的值。

緩存Hashcode

在Java中，對於String的Hashcode使用是很是頻繁的，例如在HashMap或HashSet中。將String設計成不可變能夠保證他的Hashcode始終一致，這樣Hashcode就能夠被緩存而且不用擔憂變化。這就意味着，不須要在每次使用String的時候都去計算他的Hashcode，這也使得程序運行的更加高效。

 

在String類中，關於Hashcode的代碼以下

private int hash;//this is used to cache hash code.

簡化其餘對象的使用

爲了更加詳細的闡述，咱們考慮如下程序：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add(new String("a"));
set.add(new String("b"));
set.add(new String("c"));
 
for(String a: set)
a.value = "a";

 

在這個例子中，若是String是可變的，那麼就會違背set的設計初衷（set包含不重複的元素）。固然，上面的例子只是爲了論證，實際上String類中沒有value這個字段。

安全

String在不少Java類中被普遍用做參數，例如網絡鏈接，文件打開等。假設String是可變的，一個鏈接或者一個文件就可能被改變，這會致使嚴重的安全隱患。某個方法覺得正在鏈接到一個機器，實際並無。可變的String還可能在反射的時候引起安全問題，由於反射的參數類型也是String。

如下是代碼示例：

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) {
throw new SecurityException();
}
    //here will cause problem, if s is changed before this by using other references.   
    causeProblem(s);
}

不可變對象天生線程安全

由於不可變對象不能被改變，他們能夠在多線程中被自由的共享，這就消除了對象同步的需求。

總的來講，String被設計成不可變的出發點是效率和安全。這也是不可變類在不少狀況下被優先使用的緣由。