【小家java】String類為什麼要設計成final？不可變有什麼優點？

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源碼解釋：

先貼一下String類的申明代碼：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {}
           

它最大的一個特點是被final修飾了。我們先看看官方怎麼解釋：

Strings are constant; their values cannot be changed after they are created. String buffers support mutable strings. Because String objects are immutable they can be shared.

翻譯如下：

字元串是恒定的，建立之後它們的值不能被改變。StringBuffer是可變的strings.字元串對象不可變讓它們可以被共享。

先認識final類

要了解為什麼，首先我們得分析一下final修飾類，這個類有什麼特點呢？

從安全上講：

• final的出現就是為了為了不想改變
• final 修飾的類是不被能繼承的，是以 final 修飾的類是不能被篡改的（因為不可能有子類了嘛）

從效率上講：

• 設計成final，JVM才不用對相關方法在虛函數表中查詢，而直接定位到String類的相關方法上，提高了執行效率 這點對提高效率特别重要
• Java設計者認為共享帶來的效率更高（比如常量池、線程池都是這個概念）

設計者為什麼讓String被final修飾

首先我們有個共識，String類絕對是被我們使用得最多的一個類，沒有之一。是以它是Java非常底層的一個類，一個資料結構。由于使用得實在太多，是以在設計上做了安全性和效率性的考慮。（Java9在底層存儲結構上都進行了優化，旨在提高效率）

要了解這個問題，需要先了解以下幾點：

• immutable ——不可改變
  • 不可改變類——是指類的狀态不變，一旦建立，狀态就是固定不變的
• 字元串池——String pool（常量池，實際上分為兩種形态：靜态常量池和運作時常量池）

public static void main(String[] args) {
        String a = "HELLO";
        String b = "HELLO";
        String c = new String("HELLO");
        String d = new String("HELLO");
        System.out.println(a == b); //true 這裡true，字元池的效果展現出來了
        System.out.println(b == c); //false
        System.out.println(c == d); //false
        System.out.println(a.equals(b)); //true equals都會傳回true

        //intern()方法試用一把
        c = c.intern();
        System.out.println(b == c); //true 這裡直接也傳回true了
    }

           

String pools是為了提高JAVA記憶體使用率而采用的措施，當遇到String a = “HELLO”時，JAVA會先在字元串池中查找是否存在“HELLO”這個字元串，如果沒有，則新建立一個對象，然後變量a指向這個位址，然後再遇到String b = “HELLO”時，由于字元串池中以及有了“HELLO”這個對象，是以直接将變量b的位址指向“HELLO”，省去了重新配置設定的麻煩，如圖：

在JAVA中，“==”對于兩個基本類型，判斷内容是否相等，對于對象判斷兩個對象的位址值是否相等

那麼String c = new String(“Hello”)又如何處理呢？

如果是這種寫法，則不會去通路字元串池，而是先為變量 c 開辟空間，然後将值寫入空間。是以b == c傳回false，c == d同樣傳回false。至于String的equals方法，因為它比較的不是對象的位址，而是對象的值，是以都傳回true就不奇怪了。

Java虛拟機有一個字元串池，儲存着幾乎所有的字元串對象。字元串表達式總是指向字元串池中的一個對象。使用new操作建立的字元串對象不指向字元串池中的對象

最後一句我們看到，當我們使用intern()方法後，會和池子的對象一樣的效果了。

簡單介紹下intern()方法的原理：如果池中已經有相同的 字元串。有則直接傳回池中的字元串，否則先将字元串添加到池中，再傳回。這步操作相當于手動向常量池裡扔東西

另外，因為String是底層的類，且是使用最為廣泛的類。是以用final修飾，自然而然的方法也會被final修飾。是以在調用String的任何方法的時候，都采用JVM的内嵌機制，效率會有較大的提升

闡述設計成final類的優點

隻有當字元串是不可變的，字元串池才有可能實作

字元串池的實作可以在運作時節約很多heap空間，因為不同的字元串變量都指向池中的同一個字元串。但如果字元串是可變的，那麼String interning将不能實作(注：String interning是指對不同的字元串僅僅隻儲存一個，即不會儲存多個相同的字元串。)，因為這樣的話，如果變量改變了它的值，那麼其它指向這個值的變量的值也會一起改變。

如果字元串是可變的，那麼會引起很嚴重的安全問題

譬如，資料庫的使用者名、密碼都是以字元串的形式傳入來獲得資料庫的連接配接，或者在socket程式設計中，主機名和端口都是以字元串的形式傳入。因為字元串是不可變的，是以它的值是不可改變的，否則黑客們可以鑽到空子，改變字元串指向的對象的值，造成安全漏洞。

因為字元串是不可變的，是以是多線程安全的

同一個字元串執行個體可以被多個線程共享。這樣便不用因為線程安全問題而使用同步。字元串自己便是線程安全的。

類加載器要用到字元串，不可變性提供了安全性,以便正确的類被加載

譬如你想加載java.sql.Connection類，而這個值被改成了myhacked.Connection，那麼會對你的資料庫造成不可知的破壞。

作為Map的key，提高了通路效率