为什么Java字符串是不可变的？

在进一步讨论immutability之前，让我们先看看 String 类及其功能，然后再得出任何结论。

这就是字符串的工作方式：

String str = "knowledge";

像往常一样，这会创建一个包含“知识”的字符串并将其分配给引用 str。够简单吗？让我们执行更多功能：

// assigns a new reference to the 
// same string "knowledge"
String s = str;

让我们看看下面的语句是如何工作的：

str = str.concat(" base");

这会将字符串“base”附加到 str。但是等等，这怎么可能，因为 String 对象是不可变的？令你惊讶的是，它是。

当上面的语句执行时，VM取String str的值，即“knowledge”并附加“base”，给我们值“knowledge base”。现在，由于字符串是不可变的，VM 不能将这个值分配给 str，所以它创建一个新的 String 对象，给它一个值“知识库”，并给它引用 str。

这里要注意的重要一点是，虽然 String 对象是不可变的，但它的引用变量不是。所以这就是为什么在上面的例子中，引用是为了引用一个新形成的 String 对象。

在上例的这一点上，我们有两个 String 对象：我们创建的第一个对象为“knowledge”，由 s 指向，第二个为“knowledge base”，由 str 指向。但是，从技术上讲，我们有三个 String 对象，第三个是 concat 语句中的字面量“base”。

为什么字符串本质上是不可变的？

这些是在Java中使 String 不可变的更多原因。这些都是：

如果 String 在Java中不是不可变的，则无法使用 String 池。 JRE 节省了大量的堆空间。同一个字符串变量可以被池中的多个字符串变量引用。如果 String 不是不可变的，则 String interning 也是不可能的。
如果我们不使 String 不可变，它将对应用程序构成严重的安全威胁。例如，数据库用户名、密码作为字符串传递以接收数据库连接。套接字编程主机和端口描述也作为字符串传递。 String 是不可变的，所以它的值不能改变。如果字符串不是不可变的，任何黑客都可以通过更改引用值在应用程序中引起安全问题。
String 由于其不可变性，因此对于多线程是安全的。不同的线程可以访问单个“字符串实例”。它消除了线程安全的同步，因为我们隐式地使字符串线程安全。
不变性提供了通过 Classloader 加载正确类的安全性。例如，假设我们有一个实例，我们尝试加载Java.sql.Connection 类，但对 myhacked.Connection 类的引用值的更改对我们的数据库造成了不必要的影响。

关于字符串和内存使用的重要事实

如果我们没有另一个对“知识”的引用呢？我们会丢失那个字符串。但是，它仍然存在，但由于没有引用而被视为丢失。
再看下面一个例子

Java

// Java Program to demonstrate why
// Java Strings are immutable
 
import java.io.*;
 
class GFG {
    public static void main(String[] args)
    {
        String s1 = "java";
        s1.concat(" rules");
 
        // Yes, s1 still refers to "java"
        System.out.println("s1 refers to " + s1);
    }
}

输出

s1 refers to java

解释：

第一行非常简单：创建一个新字符串“Java”并将 s1 引用到它。
接下来，VM 创建另一个新字符串“Java rules”，但没有任何内容引用它。因此，第二个字符串立即丢失。我们达不到。

引用变量 s1 仍然引用原始字符串“Java”。

几乎所有应用于 String 对象以对其进行修改的方法都会创建一个新的 String 对象。那么，这些 String 对象到哪里去了呢？嗯，这些存在于内存中，任何编程语言的关键目标之一都是有效地利用内存。

随着应用程序的增长，String字面量占用大量内存是很常见的，这甚至会导致冗余。因此，为了让Java更高效， JVM 预留了一块特殊的内存区域，称为“字符串常量池”。

当编译器看到 String字面量时，它会在池中查找 String。如果找到匹配项，则对新字面量的引用将定向到现有 String 并且不会创建新的 String 对象。现有的 String 只是多了一个引用。这里是使 String 对象不可变的重点：

在 String 常量池中，一个 String 对象很可能有一个或多个引用。如果多个引用指向同一个字符串，甚至不知道它，那么如果其中一个引用修改了该字符串值，那就太糟糕了。这就是为什么 String 对象是不可变的。

好吧，现在你可以说，如果有人重写了 String 类的功能怎么办？这就是String 类被标记为 final的原因，因此没有人可以覆盖其方法的行为。