String,StringBuffer, StringBuilder 的區別是什麼？String爲何是不可變的？

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1、區別

一、String是字符串常量，而StringBuffer和StringBuilder是字符串變量。由String建立的字符內容是不可改變的，而由StringBuffer和StringBuidler建立的字符內容是能夠改變的。

二、StringBuffer是線程安全的，而StringBuilder是非線程安全的。StringBuilder是從JDK 5開始，爲StringBuffer類補充的一個單線程的等價類。咱們在使用時應優先考慮使用StringBuilder，由於它支持StringBuffer的全部操做，可是由於它不執行同步，不會有線程安全帶來額外的系統消耗，因此速度更快。

 

2、String爲何不可變

雖然String、StringBuffer和StringBuilder都是final類，它們生成的對象都是不可變的，並且它們內部也都是靠char數組實現的，可是不一樣之處在於，String類中定義的char數組是final的，而StringBuffer和StringBuilder都是繼承自AbstractStringBuilder類，它們的內部實現都是靠這個父類完成的，而這個父類中定義的char數組只是一個普通是私有變量，能夠用append追加。由於AbstractStringBuilder實現了Appendable接口。

 

3、爲何String要設計成不可變

 

在Java中將String設計成不可變的是綜合考慮到各類因素的結果,想要理解這個問題,須要綜合內存,同步,數據結構以及安全等方面的考慮. 在下文中,我將爲各類緣由作一個小結。

1. 字符串常量池的須要

字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池) 是Java堆內存中一個特殊的存儲區域, 當建立一個String對象時,假如此字符串值已經存在於常量池中,則不會建立一個新的對象,而是引用已經存在的對象。

以下面的代碼所示,將會在堆內存中只建立一個實際String對象.

 

[java] view plaincopy

1. String s1 = "abcd";  
2. String s2 = "abcd";  

示意圖以下所示:

 

圖1

 

倘若字符串對象容許改變,那麼將會致使各類邏輯錯誤,好比改變一個對象會影響到另外一個獨立對象. 嚴格來講，這種常量池的思想,是一種優化手段.

請思考: 倘若代碼以下所示，s1和s2還會指向同一個實際的String對象嗎?

 

[javascript] view plaincopy

1. String s1= "ab" + "cd";  
2. String s2= "abc" + "d";  

也許這個問題違反新手的直覺, 可是考慮到現代編譯器會進行常規的優化, 因此他們都會指向常量池中的同一個對象. 或者,你能夠用 jd-gui 之類的工具查看一下編譯後的class文件.

 

2. 容許String對象緩存HashCode
Java中String對象的哈希碼被頻繁地使用, 好比在hashMap 等容器中。

字符串不變性保證了hash碼的惟一性,所以能夠放心地進行緩存.這也是一種性能優化手段,意味着沒必要每次都去計算新的哈希碼. 在String類的定義中有以下代碼:

 

[javascript] view plaincopy

1. private int hash;//用來緩存HashCode  

3. 安全性
String被許多的Java類(庫)用來當作參數,例如 網絡鏈接地址URL,文件路徑path,還有反射機制所須要的String參數等, 倘若String不是固定不變的,將會引發各類安全隱患。

 

假若有以下的代碼:

 

[javascript] view plaincopy

1. boolean connect(string s){  
2.     if (!isSecure(s)) {   
3. throw new SecurityException();   
4. }  
5.     // 若是在其餘地方能夠修改String,那麼此處就會引發各類預料不到的問題/錯誤   
6.     causeProblem(s);  
7. }  

 

 

整體來講, String不可變的緣由包括 設計考慮,效率優化問題,以及安全性這三大方面. 事實上,這也是Java面試中的許多 "爲何" 的答案。

 

4、String類不可變性的好處

 

String是全部語言中最經常使用的一個類。咱們知道在Java中，String是不可變的、final的。Java在運行時也保存了一個字符串池(String pool)，這使得String成爲了一個特別的類。

String類不可變性的好處

1.只有當字符串是不可變的，字符串池纔有可能實現。字符串池的實現能夠在運行時節約不少heap空間，由於不一樣的字符串變量都指向池中的同一個字符串。但若是字符串是可變的，那麼String interning將不能實現(譯者注：String interning是指對不一樣的字符串僅僅只保存一個，即不會保存多個相同的字符串。)，由於這樣的話，若是變量改變了它的值，那麼其它指向這個值的變量的值也會一塊兒改變。 2.若是字符串是可變的，那麼會引發很嚴重的安全問題。譬如，數據庫的用戶名、密碼都是以字符串的形式傳入來得到數據庫的鏈接，或者在socket編程中，主機名和端口都是以字符串的形式傳入。由於字符串是不可變的，因此它的值是不可改變的，不然黑客們能夠鑽到空子，改變字符串指向的對象的值，形成安全漏洞。 3.由於字符串是不可變的，因此是多線程安全的，同一個字符串實例能夠被多個線程共享。這樣便不用由於線程安全問題而使用同步。字符串本身即是線程安全的。 4.類加載器要用到字符串，不可變性提供了安全性，以便正確的類被加載。譬如你想加載java.sql.Connection類，而這個值被改爲了myhacked.Connection，那麼會對你的數據庫形成不可知的破壞。 5.由於字符串是不可變的，因此在它建立的時候hashcode就被緩存了，不須要從新計算。這就使得字符串很適合做爲Map中的鍵，字符串的處理速度要快過其它的鍵對象。這就是HashMap中的鍵每每都使用字符串。