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Java初窥门径

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9. Java不要再问String为什么是不可变的！

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Java不要再问String为什么是不可变的！

• 前言
• 定义
• 重载
• 总结

• 最后的最后

前言

String 是一个特殊的对象，属于引用类型,一经创建初始化后不能更改，由于String 对象的不可变，所以可以共享。

定义

从概念上讲，Java字符串就是Unicode字符序列。在标准Java类库中提供了一个预定义类String。String就是用双引号引起来的几个字符，每个用双引号括起来的字符串都是String类的一个实例：

String s = "abc";

String 对象是不可变的。查看 JDK 文档你就会发现，String 类中每一个看起来会修改 String 值的方法，实际上都是创建了一个全新的 String 对象，以包含修改后的字符串内容。而最初的 String 对象则丝毫未动。看看下面的代码：

public class User {

    public static String upcase(String s){
        return s.toUpperCase();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String name = "manoninsight";
        String name1 = upcase(name);
        System.out.println(name1);
        System.out.println(name);
    }
}

输出：

MANONINSIGHT
manoninsight

当把 name 传递给 upcase() 方法时，实际传递的是引用的一个拷贝。其实，每当把 String 对象作为方法的参数时，都会复制一份引用，而该引用所指向的对象其实一直待在单一的物理位置上，从未动过。

回到 upcase() 的定义，传入其中的引用有了名字 s，只有 upcase() 运行的时候，局部引用 s 才存在。一旦 upcase() 运行结束，s 就消失了。当然了，upcase() 的返回值，其实是最终结果的引用。这足以说明，upcase() 返回的引用已经指向了一个新的对象，而 name 仍然在原来的位置。

对于一个方法而言，参数是为该方法提供信息的，而不是想让该方法改变自己的。在阅读这段代码时，读者自然会有这样的感觉。这一点很重要，正是有了这种保障，才使得代码易于编写和阅读。

1. 小细节： 我们知道String是一个对象，然而我们前面说过对象的创建要通过new关键字创建，而我们在创建String时却写成：

String s = “abc”;

而非

String s = new String(“abc”);
String s=new String(“abc”);创建了两个对象

1，在字符串池中创建一个对象（此对象是不能重复的）

2，new 出一个对象。Java 运行环境有一个字符串池，由 String 类维护。执行语句 String s=“abc"时，首先查看字符串池中是否存在字符串"abc”，如果存在则直接将"abc"赋给 s，如果不存在则先在字符串池中新建一个字符串"abc"，然后再将其赋给 s。执行语句 String s=new String(“abc”)时，不管字符串池中是否存在字符串"abc"，直接新建一个字符串"abc"（注意：新建的字符串"abc"不是在字符串池中），然后将其付给 s。

重载

String不可变性会带来一定的效率问题。为 String 对象重载的 + 操作符就是一个例子。重载的意思是，一个操作符在用于特定的类时，被赋予了特殊的意义。操作符 + 可以用来连接 String：

public static void main(String[] args) { 
        String name = "码农洞见"; 
        String age = 30;
        String s = "namge：" + name + "age：" + age; 
        System.out.println(s);
    }

可以想象一下，这段代码是这样工作的：String 可能有一个 append() 方法，它会生成一个新的 String 对象，以包含“namge：”与 name 连接后的字符串。该对象会再创建另一个新的 String 对象，然后与“age：”相连，生成另一个新的对象，依此类推。

这种方式当然是可行的，但是为了生成最终的 String 对象，会产生一大堆需要垃圾回收的中间对象。我猜想，Java 设计者一开始就是这么做的（这也是软件设计中的一个教训：除非你用代码将系统实现，并让它运行起来，否则你无法真正了解它会有什么问题），然后他们发现其性能相当糟糕。

为了解决这个问题，在JDK5.0中引入 StringBuilder类。在这之前用的是 StringBuffer。后者是线程安全的，因此开销也会大些。使用 StringBuilder 进行字符串操作更快一点。如果需要用许多小段的字符串构建一个字符串，那么应该按照下列步骤进行。首先，构建一个空的字符串构建器：

StringBuilder builder = new StringBuilder();

当每次需要添加一部分内容时，就调用append方法。

builder.append("abc");
builder.append("123");
...

在需要构建字符串时就调用toString方法，将可以得到一个String对象，其中包含了构建器中的字符序列。

String result = builder.toString();

StringBuilder 提供了丰富而全面的方法，包括 insert()、replace()、substring()，甚至还有reverse()，但是最常用的还是 append() 和 toString()。还有 delete()。

总结

String 是只读字符串，它是一个对象。每次+操作隐式在堆上new了一个跟原来字符串相同的StringBuilder对象，在调用append方法拼接+后面的字符串。在使用过程中在细节上要注意效率问题，例如恰当地使用 StringBuilder 等。

我们都知道Java源自于C++，Java设计者认为C++允许编程人员任意重载操作符是一个很复杂的过程，所以没有纳入到Java中。然而就像现在看到的Python和C#，它们都有垃圾回收机制，操作符重载也简单易懂。所以说在Java中使用操作符重载也并非想象中那么复杂。这也是软件设计中的一个教训：除非你用代码将系统实现，并让它运行起来，否则你无法真正了解它会有什么问题。