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java String 可變性的分析

 更新時(shí)間:2017年03月09日 09:03:28   作者:純-真  
這篇文章主要介紹了java String 可變性的分析的相關(guān)資料,通常大家都認(rèn)為java String 是不可變的,這里分析下源碼來說明它的可變性,需要的朋友可以參考下

前言

這兩天在看Java面試相關(guān)的一些問題,很偶然也很幸運(yùn)的看到了下面這篇文章。

http://chabaoo.cn/article/105448.htm

這篇文章的作者有一系列關(guān)于Java深入學(xué)習(xí)的文章,很值得一看,個(gè)人覺得非常好,很有收獲。

起因

問答

正如我們所理解的,通過

String hello = "Hello World!";

String xx = new String("Hello World!");

得到的字符串對象是不一樣的,new方式是在堆空間中創(chuàng)建的,而直接的字符串則是先被放到常量池中。如果有新的與之一樣的對象被創(chuàng)建,則直接讓這個(gè)新對象引用常量池中的這個(gè)地址即可。

這樣的好處就是可以最大限度的節(jié)省內(nèi)存空間。

而使用new方式創(chuàng)建的則就不一樣了,只要是用了new創(chuàng)建字符串,就會在堆空間中開辟出一塊內(nèi)存,然后返回這個(gè)內(nèi)存地址的引用。所以這樣創(chuàng)建的對象,即使內(nèi)容一致,也不會是指向同一個(gè)內(nèi)存地址。

下面用幾個(gè)簡單的代碼做下測試。

/**
*字符串中對于內(nèi)容和地址的判定可以用下面兩種方式,但側(cè)重點(diǎn)不一樣。
*/
equals // 判斷 兩個(gè)字符串的內(nèi)容是否一致
==  // 判斷兩個(gè)字符串的內(nèi)存地址是否一致

且看下面的代碼:

public static void simple() {
  String s1 = "Hello World!";
  String s2 = "Hello World!";
  String s3 = new String("Hello World!");
  String s4 = new String("Hello World!");

  // 下面開始比較引用和內(nèi)容的比較
  System.out.println("字符串賦值方式:");
  System.out.println(s1==s2);
  System.out.println(s1.equals(s2));

  System.out.println("\n字符串賦值方式和new方式:");
  System.out.println(s1==s3);
  System.out.println(s1.equals(s3));

  System.out.println("\nnew 方式:");
  System.out.println(s3==s4);
  System.out.println(s3.equals(s4));
 }

得到的結(jié)果如下:

字符串賦值方式:
true
true

字符串賦值方式和new方式:
false
true

new 方式:
false
true

結(jié)果卻是和我們所說的那樣。

深入源碼

不出所料,String確實(shí)是“不可變的”,每次改變底層其實(shí)都是創(chuàng)建了一個(gè)心的字符串對象,然后賦予了新值。

為什么會這樣呢?我們也許可以在源碼中找到真相。

字符串源碼

哦,原來Java對于String類只是維護(hù)了一個(gè)final類型的字符數(shù)組啊。怪不得賦值之后就不能改變了呢。

但是也許你會有疑問,咦,不對啊,“我經(jīng)常使用String的什么replace方法改變字符串的內(nèi)容啊。你這則么解釋呢?”

其實(shí)答案還是那樣,它真的沒變,我們并沒有看到事情的真相,相信看完下面的源碼,你就明白了。

/**
  * Returns a string resulting from replacing all occurrences of
  * {@code oldChar} in this string with {@code newChar}.
  * <p>
  * If the character {@code oldChar} does not occur in the
  * character sequence represented by this {@code String} object,
  * then a reference to this {@code String} object is returned.
  * Otherwise, a {@code String} object is returned that
  * represents a character sequence identical to the character sequence
  * represented by this {@code String} object, except that every
  * occurrence of {@code oldChar} is replaced by an occurrence
  * of {@code newChar}.
  * <p>
  * Examples:
  * <blockquote><pre>
  * "mesquite in your cellar".replace('e', 'o')
  *   returns "mosquito in your collar"
  * "the war of baronets".replace('r', 'y')
  *   returns "the way of bayonets"
  * "sparring with a purple porpoise".replace('p', 't')
  *   returns "starring with a turtle tortoise"
  * "JonL".replace('q', 'x') returns "JonL" (no change)
  * </pre></blockquote>
  *
  * @param oldChar the old character.
  * @param newChar the new character.
  * @return a string derived from this string by replacing every
  *   occurrence of {@code oldChar} with {@code newChar}.
  */
 public String replace(char oldChar, char newChar) {
  if (oldChar != newChar) {
   int len = value.length;
   int i = -1;
   char[] val = value; /* avoid getfield opcode */

   while (++i < len) {
    if (val[i] == oldChar) {
     break;
    }
   }
   if (i < len) {
    char buf[] = new char[len];
    for (int j = 0; j < i; j++) {
     buf[j] = val[j];
    }
    while (i < len) {
     char c = val[i];
     buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
     i++;
    }
    return new String(buf, true);
   }
  }
  return this;
 }

源碼中很明確的使用了

new String(buf, true);

的方式返回給調(diào)用者新對象了。

真的不可變嗎?

讀到上面的內(nèi)容,其實(shí)基本上已經(jīng)夠了。但是了解一下更深層次的內(nèi)容,相信對我們以后編程來說會更好。

源碼中清楚的使用char[] value來盛裝外界的字符串?dāng)?shù)據(jù)。也就是說字符串對象的不可變的特性,其實(shí)是源自value數(shù)組的final特性。

那么我們可以這么想,我們不改變String的內(nèi)容,而是轉(zhuǎn)過頭來改變value數(shù)組的內(nèi)容(可以通過反射的方式來修改String對象中的private屬性的value),結(jié)果會怎樣呢?

答案是真的會變哦。

可以先看下下面的代碼

private static void deep() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
  String hello = "Hello World!";
  String xx = new String("Hello World!");
  String yy = "Hello World!";

  /**
   * 判斷字符串是否相等,默認(rèn)以內(nèi)存引用為標(biāo)準(zhǔn)
   */
  System.out.println(hello == xx);
  System.out.println(hello == yy);
  System.out.println(xx == yy);

  // 查看hello, xx, yy 三者所指向的value數(shù)組的真實(shí)位置
  Field hello_field = hello.getClass().getDeclaredField("value");
  hello_field.setAccessible(true);
  char[] hello_value = (char[]) hello_field.get(hello);
  System.out.println( hello_field.get(hello));

  Field xx_field = xx.getClass().getDeclaredField("value");
  xx_field.setAccessible(true);
  char[] xx_value = (char[]) xx_field.get(xx);
  System.out.println(xx_field.get(xx));

  Field yy_field = yy.getClass().getDeclaredField("value");
  yy_field.setAccessible(true);
  char[] yy_value = (char[]) yy_field.get(yy);
  System.out.println(yy_field.get(yy));
  /**
   * 經(jīng)過反射獲取到這三個(gè)字符串對象的最底層的引用數(shù)組value,發(fā)現(xiàn)如果一開始內(nèi)容一致的話,java底層會將創(chuàng)建的字符串對象指向同一個(gè)字符數(shù)組
   * 
   */

  // 通過反射修改字符串引用的value數(shù)組
  Field field = hello.getClass().getDeclaredField("value");
  field.setAccessible(true);
  char[] value = (char[]) field.get(hello);
  System.out.println(value);
  value[5] = '^';
  System.out.println(value);

  // 驗(yàn)證xx是否被改變
  System.out.println(xx);
 }

結(jié)果呢?

false
true
false
[C@6d06d69c
[C@6d06d69c
[C@6d06d69c
Hello World!
Hello^World!
Hello^World!

真的改變了。

而我們也可以發(fā)現(xiàn),hello,xx, yy最終都指向了內(nèi)存中的同一個(gè)value字符數(shù)組。這也說明了Java在底層做了足夠強(qiáng)的優(yōu)化處理。

當(dāng)創(chuàng)建了一個(gè)字符串對象時(shí),底層會對應(yīng)一個(gè)盛裝了相應(yīng)內(nèi)容的字符數(shù)組;此時(shí)如果又來了一個(gè)同樣的字符串,對于value數(shù)組直接獲取剛才的那個(gè)引用即可。(相信我們都知道,在Java中數(shù)組其實(shí)也是一個(gè)對象類型的數(shù)據(jù),這樣既不難理解了)。

不管是字符串直接引用方式,還是new一個(gè)新的字符串的方式,結(jié)果都是一樣的。它們內(nèi)部的字符數(shù)組都會指向內(nèi)存中同一個(gè)“對象”(value字符數(shù)組)。

總結(jié)

稍微有點(diǎn)亂,但是從這點(diǎn)我們也可以看出String的不可變性其實(shí)仍舊是對外界而言的。在最底層,Java把這一切都給透明化了。我們只需要知道String對象有這點(diǎn)特性,就夠了。

其他的,日常應(yīng)用來說,還是按照String對象不可變來使用即可。

感謝閱讀,希望能幫助到大家,謝謝大家對本站的支持!

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