其实在Java中,String类被final修饰,主要是为了保证字符串的不可变性,进而保证了它的安全性。那么final到底是怎么保证字符串安全性的呢?接下来就让我们一起来看看吧。
一. final的作用
1. final关键词修饰的类不可以被其他类继承,但是该类本身可以继承其他类,通俗地说就是这个类可以有父类,但不能有子类。
final class MyTestClass1 { // ... }
2. final关键词修饰的方法不可以被覆盖重写,但可以被继承使用。
class MyTestClass2 { final void myMethod() { // ... } }
3. final关键词修饰的基本数据类型被称为常量,只能被赋值一次。
class MyTestClass3 { final int number = 100; }
4. final关键词修饰的引用数据类型变量,其值为地址值,该地址值不能改变,但该地址对应的数据对象可以被改变(其实这一点就和我们今天要说的内容有关了,在后面我会结合案例跟大家重点解释,大家一定要打起精神仔细学习哦)。
5. final关键词修饰的成员变量,需要在创建对象前就赋值,否则会报错(即需要在定义时直接赋值)。
综上所述,我们可以知道,final在Java中是一个非常有用的关键字,主要可以提高我们代码的稳定性和可读性。当然,我们今天要讲解的重点是被final修饰的String类,所以接下来我们还是把目光转回到String身上来,看看String都有哪些特性吧!
二. 被final修饰的String类
为了让大家更好地理解String的不可变性,首先我要给各位简要地讲一下String的源码设计。从下面的这段源码中,我们可以搞清楚很多底层的设计思路,接下来就请大家跟着我一起来看看String的核心源码吧。
/** * ......其他略...... * * Strings are constant; their values cannot be changed after they * are created. String buffers support mutable strings. * Because String objects are immutable they can be shared. For example: * * ......其他略...... * */ public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { ......
我先把上面的源码及其注释,给大家作一个简单的解释:
● final:请参考第1小节对final特点的介绍;
● Serializable:用于序列化;
● Comparable<String>:默认的比较器;
● CharSequence: 提供对字符序列进行统一、只读的操作。
从这段源码及其注释中,我们可以得到下面这些结论:
● String类用final关键字修饰,说明String不可被继承;
● String字符串是常量,字符串的值一旦被创建,就不能被改变;
● String字符串缓冲区支持可变字符串;
● String对象是不可变的,它们是可以被共享的。
三. String的不可变性
在学习了上面的这些核心源码之后,接下来,我们可以通过一个案例来实践验证一番,看看String字符串的内容到底能不能改变。这里有个代码案例,如下图所示:
在上述的案例结果中,大家可以看出,s的内容竟然发生了改变?!但我们不是一直说String是不可变的吗?这是咋回事?大家先别急,我们继续往下看。
要想弄明白这个问题,我们首先得知道一个知识点:引用和值的区别!
在上面的代码中,我们先是创建了一个 "yiyige" 为内容的字符串引用s,如下图:
s其实先是指向了value对象,而value对象又指向了存储 "y,i,y,i,g,e" 字符的字符数组。但因为value被final修饰,所以value的值不可被更改。因此,上面代码中改变的其实是s的引用指向,而不是改变了String对象的值!
换句话说,上面实例中s的值,其实只是value的引用地址,并不是String的内容本身。当我们执行 s = "yyg" 语句时,Java会创建一个新的字面量对象 "yyg",而原来的 "yiyige" 字面量对象其实依然存在于内存的intern缓存池中。
在这里,String对象的改变,实际上是通过内存地址的“断开-连接”变化来完成的。在这个过程中,原字符串中的内容并没有发生任何的改变。String s = "yiyige" 和 s = "yyg"这两行代码,实质上是开辟了2个内存空间,s只是由原来指向 "yiyige" 变为指向 "yyg" 而已,而其原来的字符串内容,是没有发生改变的,如下图所示。
因此,我们在以后的开发中,如果要经常修改字符串的内容,请尽量少用String!因为如果字符串的指向经常的“断开-连接”,就会大大降低性能,我建议大家使用StringBuilder 或 StringBuffer 进行替换。
我们继续把上面的代码深入地分析一下。在Java中,因为数组也是对象, 所以value中存储的也只是一个引用,它指向一个真正的数组对象。在执行了String s = “yiyige”; 这句代码之后,真正的内存布局应该是下图这样的:
因为value是String封装的字符数组,value中所有的字符都属于String这个对象。而由于value是private的,没有提供setValue等公共方法来修改这个value值,所以我们在String类的外部是无法修改value值的,也就是说字符串一旦初始化就不能再被修改。
此外,value变量是final修饰的,也就是说在String类内部,一旦这个值初始化了,value这个变量所引用的地址就不会改变了,即一直引用同一个对象。正是基于这一层,我们才说String对象是不可变的对象。
所以String的不可变,其实是指value在栈中的引用地址不可变,而不是说常量池中value字符数组里的数据元素不可变。也就是说,value所引用的数组对象里的内容,其实是可以发生改变的。
那么我们又如何改变它呢?这就要通过反射来消除String类对象的不可变性啦!