String类为什么是不可变的，真的不可变么？

        前几天，有个实习生问我，String类为什么被设计成不可变的，说他看见网上的都说可变。我看了看他，说：那篇博客你没看完吧！他挠了挠头回答说：没有！我又问他：知道string类有个变量value么？他说知道，我又问这个变量有哪些修饰符修饰的，他又挠了挠头，笑着说：忘了，好像有个private。我半开玩笑的笑着说：可以啊，这都能记着！然后让他先把bug解决了晚上在告诉他！有的小伙伴就要问了，为什么不直接告诉他还有个final呢？并且这个value变量还是个char数组呢？其实不是不想直接告诉他，而是他还是个实习生，不想让他丧失独自解决问题的能力和独自学习的能力，旁敲侧击应该会更好一些！好了，不扯了，进入正题了！

        正如标题所说：String类为什么被设计成不可变？真的不可变么？首先回答第一个问号：String类为什么被设计成不可变？其实这个问题很简单，最重要的一点就是安全，当然还要考虑到综合原因，比如内存，数据同步，数据结构，设计考虑，效率优化问题等。看源码：

1public final class String
2    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
3    /** The value is used for character storage. */
4    private final char value[];
5
6    /** Cache the hash code for the string */
7    private int hash; // Default to 0
8
9   ...

源码第四行可以看到，这个value变量是char数组类型的，也就是说，字符串的值都保存在这个数组中的。再接着看，有个关键字final。为什么呢？很简单，因为数组是引用了对象，为了保证数组不可变而加了个final。那么，问题又来了，final只是保证引用的地址不可变，值还是可变的呀！（LZ此时会心一笑，想到了小伙伴们肯定要用反射这个骚操作来来迫不及待的证明了）我们知道，一个类要被设计成不可变类，要遵循以下几条规则：

1.其状态被创建后不能再被修改

2.所有域都应该是 private final的（但只做到这一步还不够，因为如果成员变量是对象，它保存的只是引用，有可能在外部改变其引用指向的值）

3.其构造函数构造对象期间，this引用没有泄露。

4.只提供成员变量的get方法，不能提供set方法（避免通过其他接口改变成员变量的值，破坏不可变特性。）

5.如果类中包含可变类对象，那么返回给客户端的时候，返回该对象的一个深拷贝，而不是该对象本身

说到这里，再来看string类源码:

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0
    ....
    **
     * Allocates a new {@code String} so that it represents the sequence of
     * characters currently contained in the character array argument. The
     * contents of the character array are copied; subsequent modification of
     * the character array does not affect the newly created string.
     *
     * @param  value
     *         The initial value of the string
     */
    public String(char value[]) {
        this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
    }
    ......
    **
     * Converts this string to a new character array.
     *
     * @return  a newly allocated character array whose length is the length
     *          of this string and whose contents are initialized to contain
     *          the character sequence represented by this string.
     */
    public char[] toCharArray() {
        // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
        char result[] = new char[value.length];
        System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length);
        return result;
    }

如上源码所示，可以观察到String类的设计符合上面总结的不变类型的设计原则。其次，String对象的不可变是由于对String类型的所有改变内部存储结构的操作都会new出一个新的String对象。

一.不可变的好处：

1.安全：文章开头我们说了，被设计成不可变的最重要的原因就是安全，这也是好处。

             多线程角度看，如果俩个现场同时读取一个字符串，其中一个线程修改了值，如果字符串可变，那么另一个线程必然读取的数据和之前不同，试想一下，这是一件多么可怕的事情！

              类加载角度看，假入你想加载Java.util.*，而加载过程中被修改成了java.P*,哇，这下你写的代码全乱套了，数据库更是乱成了一锅粥，或爆出各种破坏性的错误，头大哟！

2.hashcode缓存：由于字符串的不可变，在创建对象时，hashcode就被缓存了，不需要重新计算。这也是Map喜欢将字符串作为键的原因，因为都缓存了，快啊，比其他对象作为键都要快！

3.节省字符串常量池的空间：（字符串常量池这个概念后续文章会详细解析）因为字符串不可变性，会有多个引用指向常量池中的同一个地址，节省了堆的空间，如果字符串可变，那么堆就要开辟N多空间来保存字符串，累啊，还浪费空间！

二.缺点：缺点就是由于不可重用性，会使得它们被用玩就仍，垃圾回收器很头大的，会产生很多垃圾！

好了，第一个问号解释完了，该第二个问号了。

第二个问号很好解答，上文中说过了呀：反射。看代码：

String s = "Hello World"; 	//创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s
System.out.println("s = " + s); 	    
//获取String类中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
valueFieldOfString.setAccessible(true); 	//改变value属性的访问权限
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
value[5] = '_'; //改变value所引用的数组中的第5个字符
System.out.println("s = " + s);  			//Hello_World

打印结果为：

s = Hello World

s = Hello_World

喏，s的值变了吧，从始至终s的引用都指向一个地址，值却被改变了，哈哈哈！(这个骚操作其实是LZcopy的，LZ实在不想写了，困呀，上下眼皮都在打架了。但LZ不建议这么干！这样会破坏不可变特性的哟)