Java中String类的不可变性

题目

Java中String类的不可变性

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

String不可变性,字符串池,字符串操作

快速回答

String对象在Java中是不可变的，主要特点包括：

• 一旦创建，内容不可修改
• 字符串拼接等操作会创建新对象
• 使用字符串池（String Pool）优化内存
• 线程安全，无需额外同步

1. 不可变性原理

String类使用final char[] value存储字符数据，且不提供修改数组内容的方法。关键源码：

public final class String {
    private final char value[];
    // 无修改value数组的public方法
}

任何看似修改的操作（如concat()、replace()）都返回新创建的String对象，原对象不变。

2. 代码示例

String s1 = "hello";
String s2 = s1.concat(" world");  // 创建新对象

System.out.println(s1);  // 输出：hello（未改变）
System.out.println(s2);  // 输出：hello world

s1.toUpperCase();        // 返回新对象，但未接收
System.out.println(s1);  // 仍输出：hello

3. 字符串池（String Pool）机制

• 使用字面量（如"abc"）创建字符串时，JVM会检查字符串池是否存在相同内容
• 若存在则直接返回池中引用，否则创建新对象并加入池中
• new String("abc")会强制在堆中创建新对象（不推荐）

String a = "cat";         // 放入字符串池
String b = "cat";         // 复用池中对象
String c = new String("cat"); // 在堆中新建对象

System.out.println(a == b); // true（相同引用）
System.out.println(a == c); // false（不同对象）

4. 最佳实践

• 字符串拼接：优先使用StringBuilder（非线程安全）或StringBuffer（线程安全）避免频繁创建对象
• 比较相等：始终用equals()而非==（==比较引用地址）
• 重用对象：尽量使用字面量声明字符串

5. 常见错误

• 在循环中拼接字符串：

  // 错误示例：每次循环创建新String对象
  String result = "";
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      result += i; // 性能极差！
  }
  
  // 正确做法：使用StringBuilder
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      sb.append(i);
  }
  String result = sb.toString();

• 误用==比较内容：

  String s1 = new String("java");
  String s2 = new String("java");
  System.out.println(s1 == s2); // false！应使用s1.equals(s2)

6. 扩展知识

• 内存优化：不可性使字符串池成为可能，减少重复对象
• 安全性：广泛用于网络连接、文件路径等场景，防止被篡改
• HashCode缓存：String重写hashCode()，首次计算后缓存结果（因内容不变）