Java中的String详解

涉及问题：

问题一、String为什么是不可变的（final修饰）

问题二、String与StringBuffer、StringBuilder

问题一解读：

为了实现字符串池
为了线程安全
为了实现String可以创建HashCode不可变性

final的用途： final可以修饰类，方法和变量，并且被修饰的类或方法：

被final修饰的类不能被继承，即它不能拥有自己的子类。

被final修饰的方法不能被重写。

final修饰的变量，无论是类属性、对象属性、形参还是局部变量，都需要进行初始化操作。

String被final修饰主要是为了”安全性“和”效率“的缘故。

jdk源码中，final修饰String类，代表了String的不可继承性；
使用私有并且不可变的数组（private final char value[];）来存储字符串，代表了被存储的数据不可更改性。

虽然final代表了不可变，但仅仅是引用地址不可变，并不代表了数组本身不会变，这就是为什么在声明常量的时候，一般不使用类、可变数组、集合等。

final也可以将数组本身改变的，这个时候，起作用的还有private，正是因为两者保证了String的不可变性。>

为什么保证String不可变:

因为只有当字符串是不可变的，字符串池才有可能实现。

效率：
字符串池的实现可以在运行时节约很多heap空间，因为不同的字符串变量都指向池中的同一个字符串。但如果字符串是可变的，那么String interning将不能实现，因为这样的话，如果变量改变了它的值，那么其它指向这个值的变量的值也会一起改变。
安全问题：
如果字符串是可变的，那么会引起很严重的安全问题。譬如，数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接，或者在socket编程中，主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的，所以它的值是不可改变的，否则黑客们可以钻到空子，改变字符串指向的对象的值，造成安全漏洞。
线程安全
因为字符串是不可变的，所以是多线程安全的，同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。
hashCode不变：
因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候HashCode就被缓存了，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

字符串池：

JVM为了提升性能和减少内存开销，避免字符串的重复创建，其维护了一块特殊的内存空间，这就是我们今天要讨论的核心，即字符串池（String Pool）。字符串池由String类私有的维护。

Java中有两种创建字符串对象的方式：

采用字面值的方式赋值，即 String str = “aaa”;

采用字面值的方式创建一个字符串时，JVM首先会去字符串池中查找是否存在"aaa"这个对象，如果不存在，则在字符串池中创建"aaa"这个对象，然后将池中"aaa"这个对象的引用地址返回给字符串常量str，这样str会指向池中"aaa"这个字符串对象；如果存在，则不创建任何对象，直接将池中"aaa"这个对象的地址返回，赋给字符串常量。

采用new关键字新建一个字符串对象。即 String str = new String("aaa");

采用new关键字新建一个字符串对象时，JVM首先在字符串池中查找有没有"aaa"这个字符串对象，如果有，则不在池中再去创建"aaa"这个对象了，直接在堆中创建一个"aaa"字符串对象，然后将堆中的这个"aaa"对象的地址返回赋给引用str，这样，str就指向了堆中创建的这个"aaa"字符串对象；如果没有，则首先在字符串池中创建一个"aaa"字符串对象，然后再在堆中创建一个"aaa"字符串对象，然后将堆中这个"aaa"字符串对象的地址返回赋给str引用，这样，str指向了堆中创建的这个"aaa"字符串对象。

这两种方式在性能和内存占用方面存在着差别。

问题二解读：

线程安全性

String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。
AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与StringBuffer 的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。
StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。
StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

性能

每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。
StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用StirngBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。