Java中的String为什么是不可变的？

String类是不可变类，一个String对象被创建以后，包含这个对象中的字符串序列是不可改变的。与其问String为什么是不可变的，还不如问String类是如何实现其对象不可变的。

什么是不可变对象？

如果一个对象它被创建后，状态不能改变，则这个对象被认为是不可变的。

String是如何实现其对象不可变？

首先需要补充一个容易混淆的知识点：当使用final修饰基本类型变量时，不能对基本类型变量重新赋值，因此基本类型变量不能被改变。但对于引用类型变量而言，它保存的仅仅是一个引用，final只保证这个引用变量所引用的地址不会改变，即一直引用同一个对象，但这个对象完全可以发生改变。例如某个指向数组的final引用，它必须从此至终指向初始化时指向的数组，但是这个数组的内容完全可以改变。

我们来看一下String类的两个主要成员变量，其中value指向的是一个字符串数组，字符串中的字符就是用这个value变量存储起来的，并且用final修饰，也就是说value一旦赋予初始值之后，value指向的地址就不能再改变了。虽然value指向的数组是可以改变的，但是String也没有提供相应的方法让我们去修改value指向的数组的元素。然而在StringBuilder中是提供了响应的方法让我们去修改value指向的数组的元素，这也是StringBuilder的字符串序列可变的原因。

  /** The value is used for character storage. */private final char value[];/** Cache the hash code for the string */private int hash; // Default to 0

有一些看起来String对象可变的幻觉？

String中提供了一些看似可以改变String对象的方法，但实际上它们已经是指向了一个新建的对象。

程序例子：

public static void main(String[] args) {String str1 = "hello";// 打印str1的内存地址System.out.println("str1的内存地址：" + System.identityHashCode(str1));String str2 = "world";str1 += str2;// str1的内存地址已经改变了System.out.println("执行+=后str1的内存地址：" + System.identityHashCode(str1));System.out.println("拼接之后str1的值：" + str1);String str3 = "123";// 创建一个新的对象来保存拼接之后的值String str4 = str3.concat("456");// concat操作不会改变原来str3的值System.out.println("str3的值：" + str3);System.out.println("str4的值：" + str4);String str5 = "ABC";// replace操作不会改变原来str6的值String str6 = str5.replace("A", "B");System.out.println("str5的值：" + str5);System.out.println("str6的值：" + str6);}

运行结果：

str1的内存地址：1922154895
执行+=后str1的内存地址：883049899
拼接之后str1的值：helloworld
str3的值：123
str4的值：123456
str5的值：ABC
str6的值：BBC

程序分析：

str1+=str2实际上是执行了str1=(new StringBuilder()).append(str2).toString();前后实际额外产生了一个StringBuilder与一个helloworld的字符串常量。str1执行+=前后内存的示意图如下所示：

上面使用了String类的concat与replace方法，执行这两个操作不会对原来的对象产生影响，他们会返回一个全新的对象。我们可以来看一下这两个方法的源码。

concat方法源码：

public String concat(String str) {int otherLen = str.length();if (otherLen == 0) {return this;}int len = value.length;char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);str.getChars(buf, len);return new String(buf, true);}

replace方法源码：

public String replace(char oldChar, char newChar) {if (oldChar != newChar) {int len = value.length;int i = -1;char[] val = value; /* avoid getfield opcode */while (++i < len) {if (val[i] == oldChar) {break;}}if (i < len) {char buf[] = new char[len];for (int j = 0; j < i; j++) {buf[j] = val[j];}while (i < len) {char c = val[i];buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;i++;}return new String(buf, true);}}return this;}

String对象真的不可变吗？

虽然value是final修饰的，只是说明value不能再重新指向其他的引用。但是value指向的数组可以改变，一般情况下我们是没有办法访问到这个value指向的数组的元素。But，反射，对，反射可以，牛逼吧。可以反射出String对象中的value属性，进而改变通过获得的value引用改变数组的结构。show you the code！

public static void main(String[] args) throws Exception {String str = "Hello World";System.out.println("修改前的str:" + str);System.out.println("修改前的str的内存地址" + System.identityHashCode(str));// 获取String类中的value字段Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");// 改变value属性的访问权限valueField.setAccessible(true);// 获取str对象上value属性的值char[] value = (char[]) valueField.get(str);// 改变value所引用的数组中的字符value[3] = '?';System.out.println("修改后的str:" + str);System.out.println("修改前的str的内存地址" + System.identityHashCode(str));}

运行结果：

修改前的str:Hello World
修改前的str的内存地址1922154895
修改后的str:Hel?o World
修改前的str的内存地址1922154895

可以看到str的字符串序列已经被改变了，但是str的内存地址还是没有改变。有疑问？在下方留言哦。

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