String

首先我们要有一个概念，互联网基本上就只干一件事「处理字符串」。我们看的纷繁复杂的网页，都是通过字节传输的，然后经过一个指定的编码转化成人类能看懂的字符串。因此能处理好字符串是 Web 服务器的基本要求，像 Java，PHP，Python，Ruby等。

String 的不可变性

背过一些八股文面试题的人都知道 String 是不可变的，那么问题来了，「不可变的定义是什么？」，「String 是如何保证不可变的呢？」

不可变性，当创建一个String s = "abcd"对象的时候，JVM 的堆内存就生成了一个 String 对象，并且它的值是 abcd，而 s 变量只是指向这个对象。我们说的不可变性指的就是 JVM 生成的对象值不可变，比如刚才的 abcd，创建出来之后它就一直都是 abcd，无法被改变。

经常使用字符串的人开始疑惑了，那我 String s = "abcdel"不是也可以吗？String 的值不是改变了吗？

的确，我们是可以给 s 这个变量重新赋值。但是我们给他赋值实际上是 JVM 新创建了一个值为 abcdel 的 String 变量，然后变量 s 从指向值为 abcd 的对象，改为指向值为 abcdel 的对象。原来值为 123 的对象还是存在 JVM 中，并且值并没有改变，只是暂时没有变量指向这个对象罢了。上面的操作，可以用如图所示。

了解上面的知识后，回到新的问题上来，String 是如何保证不可变性呢？

打开 String 的源代码，我们可以发现，String 类以及它的字符数组变量都是被 final 关键词修饰的。这就意味着 String 无法被继承，并且 char[] value 的地址指向无法修改，而且 String 所有的公开 API 都没有修改 char[] value 的方法，这就保证了 String 的不可变性。

优点

线程安全，不可变的对象天生就是线程安全的，可以随心所欲的在线程之间传递。

存储安全，为什么说是存储安全呢？因为遵守了 hashCode 的约定。

正是因为 Stirng 的不可变性，才能实现存储安全。我们可以想象一下有一个 Map<String,String> map = new HashMap<>();，假如 String 是可变的话，那么就违反了 hashCode 的约定，想了解 hashCode 的相关约定访问这里 。

如图所示，有三个字符串 “a”，”c”，通过计算分别得到了对应的 hashCode。如果 String 是可变的行不行呢？我们可以通过反证法来证明。现在假如 String 是可变的，那么当字符串从 a 变成了 c（即 String a = "a" 到 a = "c" ），他的 hashCode 要不要改变呢？分两种情况。

如果不改变 hashCode，那就违反了 hashCode  的第二条约定「两个对象 equals 方法为 true，则生成的 hashCode 相等」。显然 a.equals(c) 为true，按照约定 a 和 c 的 hashCode 应该相等。但我们的前提是 a 的 hashCode 不改变，因此 a 和 c 的 hashCode 并不相等，前后矛盾。

如果改变 hashCode ，那么就违反了 hashCode 的第一条约定「两个对象相等，hashCode 也相等」。例如我们通过如下代码让 a 和 c 为同一个对象，此时的 a == c。

String a = "123";
String c = a;

如果此时 a 改变了值，hashCode 也会跟着变化。但是 a == c 依然为 true，因为他们所引用的内存地址都是相同的。hashCode 规定对象相等返回相同的 hashCode ，而我们的前提是值改变，hashCode 改变，也是前后矛盾。

通过反证法，证明了 String 必须是不可变的，才能达到存储安全的目的。

缺点

每当想修改字符串的时候，都必须创建新的对象来维持它的不可变性。比如下面这个循环，循环 10 次，就创建了 10 个对象，当循环次数上升到一定程度，就会给内存管理带来巨大的压力。

String text = "0";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    text = text + i;
}

注意事项

当我们想创建值相同的两个 String 对象，有以下三种方式

// 方法一
String a = "123";
String b = "123";

// 方法二
String a = new String("123");
String b = new String("123");

// 方法三
String a = "123";
String b = a;

我们分别用 == 和 equals 方法来判断 a，b是否相等，三种方式输出的结果分别会是什么呢？

方法一，a，b 的值都是 “123”，因此很简单，a.equals(b)肯定为 true，那么 a == b 呢？答案是 true。因为有「字符串常量池」的存在，当 a 创建出来，字符串常量池创建 “123” 这个字符串常量，当 b 赋值的时候，发现字符串常量池中已经有相同的对象，因此直接让 b 指向这个对象，此时 a 和 b 都指向同一个对象。如图

方法二，a 和 b 都是通过 new 方法，各自声明了一个值为 “123” 的对象，因此这是两个不同的对象。所以，a == b 为 false，a.equals(b) 为 true。此时的 a 和 b 是指向不同的对象的，虽然他们的值都是 123。

方法三，a 赋值 b，把 a 的地址指向给 b一份。因此，a，b 两个变量都是引用同一个对象，因此 a==b 为 true，a.equals(b) 也为 true。图中就是 a 指向的内存地址是 0x45，然后通过 String b = a b 得到 a 传来的地址，所以也指向 0x45 这个内存。

StringBuilder 与 StringBuffer

虽然 String 是不可变的，但是在实际生产中我们还是需要可变字符串，这要怎么解决呢？就拿上面那段循环代码来说，每次都要创建一个新的变量，循环次数多了必然占用过多内存。**StringBuilder **就是个可变字符串，因此我们可以使用 StringBuilder 来改进这段代码，这样就避免了创建多个对象。

StringBuilder text = new StringBuilder("0");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    text = text.append(i);
}

StringBuffer 也是可变字符串，与 StringBuilder 的区别是：StringBuilder 线程不安全，但是速度快；StringBuffer 线程安全，速度相对较慢。因此，要根据实际生产环境，选择合适的类，大多数情况优先使用 StringBuilder。

String，StringBuffer 和 StringBuilder 更多 API，请参考 Java 官方文档。