我真的很喜欢SCJP Sun认证程序员Java 5学习指南的解释。

为了提高Java的内存效率，JVM留出了一个特殊的内存区域，称为“字符串常量池”。当编译器遇到String字面值时，它会检查池，看看是否已经存在相同的String。如果找到匹配，则对新字面值的引用将指向现有的String，并且不会创建新的String字面值对象。

一旦实例化，就不能更改。考虑一个类，它的实例可能用作哈希表或类似的键。查看Java最佳实践。

不可变对象是不能通过编程改变的对象。它们特别适用于多线程环境或其他多个进程能够更改(突变)对象中的值的环境。

不过，澄清一下，StringBuilder实际上是一个可变对象，而不是不可变对象。常规的java String是不可变的(意味着一旦创建了它，就不能在不改变对象的情况下更改底层字符串)。

例如，假设我有一个名为ColoredString的类，它有一个String值和一个String颜色:

public class ColoredString {

    private String color;
    private String string;

    public ColoredString(String color, String string) {
        this.color  = color;
        this.string = string;
    }

    public String getColor()  { return this.color;  }
    public String getString() { return this.string; }

    public void setColor(String newColor) {
        this.color = newColor;
    }

}

在这个例子中，ColoredString被认为是可变的，因为您可以在不创建新的ColoredString类的情况下更改(突变)它的一个关键属性。这可能很糟糕的原因是，例如，假设您有一个GUI应用程序，它有多个线程，并且您正在使用ColoredStrings将数据打印到窗口。如果你有一个ColoredString的实例，它被创建为

new ColoredString("Blue", "This is a blue string!");

然后你会期望字符串总是“Blue”。然而，如果另一个线程获得了这个实例并调用

blueString.setColor("Red");

当你想要一个“蓝色”的字符串时，你会突然，很可能出乎意料地得到一个“红色”的字符串。正因为如此，在传递对象实例时，几乎总是首选不可变对象。在确实需要可变对象的情况下，通常只需从特定的控制字段传递副本来保护对象。

概括一下，在Java中，Java .lang. string是一个不可变对象(一旦创建就不能更改)，而Java .lang. stringbuilder是一个可变对象，因为它可以在不创建新实例的情况下进行更改。

String s1="Hi";
String s2=s1;
s1="Bye";

System.out.println(s2); //Hi  (if String was mutable output would be: Bye)
System.out.println(s1); //Bye

s1="Hi":创建一个包含"Hi"值的对象s1。

S2 =s1:引用s1对象创建对象S2。

s1="Bye":之前的s1对象的值不会改变，因为s1有String类型，而String类型是一个不可变的类型，相反，编译器创建了一个新的String对象与"Bye"值和s1引用它。在这里，当我们打印s2值时，结果将是“Hi”而不是“Bye”，因为s2引用了前一个具有“Hi”值的s1对象。

不可变对象是内部字段(或者至少是影响其外部行为的所有内部字段)不能被更改的对象。

不可变字符串有很多优点:

性能:执行如下操作:

String substring = fullstring.substring(x,y);

substring()方法的底层C可能是这样的:

// Assume string is stored like this:
struct String { char* characters; unsigned int length; };

// Passing pointers because Java is pass-by-reference
struct String* substring(struct String* in, unsigned int begin, unsigned int end)
{
    struct String* out = malloc(sizeof(struct String));
    out->characters = in->characters + begin;
    out->length = end - begin;
    return out;
}

注意，没有一个字符必须被复制!如果String对象是可变的(字符可以在以后更改)，那么您将不得不复制所有字符，否则对子字符串中的字符的更改将在以后反映到另一个字符串中。

并发性:如果一个不可变对象的内部结构是有效的，那么它将总是有效的。不同的线程不可能在该对象中创建无效状态。因此，不可变对象是线程安全的。

垃圾收集:垃圾收集器更容易对不可变对象做出逻辑决策。

然而，不可变性也有缺点:

性能:等等，我记得你说过性能是不变性的好处!有时候是这样，但不总是这样。取以下代码:

foo = foo.substring(0,4) + "a" + foo.substring(5);  // foo is a String
bar.replace(4,5,"a"); // bar is a StringBuilder

The two lines both replace the fourth character with the letter "a". Not only is the second piece of code more readable, it's faster. Look at how you would have to do the underlying code for foo. The substrings are easy, but now because there's already a character at space five and something else might be referencing foo, you can't just change it; you have to copy the whole string (of course some of this functionality is abstracted into functions in the real underlying C, but the point here is to show the code that gets executed all in one place).

struct String* concatenate(struct String* first, struct String* second)
{
    struct String* new = malloc(sizeof(struct String));
    new->length = first->length + second->length;

    new->characters = malloc(new->length);
    
    int i;

    for(i = 0; i < first->length; i++)
        new->characters[i] = first->characters[i];

    for(; i - first->length < second->length; i++)
        new->characters[i] = second->characters[i - first->length];

    return new;
}

// The code that executes
struct String* astring;
char a = 'a';
astring->characters = &a;
astring->length = 1;
foo = concatenate(concatenate(slice(foo,0,4),astring),slice(foo,5,foo->length));

注意，concatenate被调用两次，这意味着整个字符串必须循环!将其与bar操作的C代码进行比较:

bar->characters[4] = 'a';

可变字符串操作显然要快得多。

总结:在大多数情况下，您需要一个不可变的字符串。但是如果你需要在一个字符串中做大量的追加和插入，你就需要可变性来提高速度。如果你想要并发安全性和垃圾收集的好处，关键是保持你的可变对象本地的方法:

// This will have awful performance if you don't use mutable strings
String join(String[] strings, String separator)
{
    StringBuilder mutable;
    boolean first = true;

    for(int i = 0; i < strings.length; i++)
    {
        if(first) first = false;
        else mutable.append(separator);

        mutable.append(strings[i]);
    }

    return mutable.toString();
}

因为可变对象是一个本地引用，所以不必担心并发安全性(只有一个线程接触过它)。由于它没有在其他任何地方被引用，所以它只在堆栈上分配，所以函数调用一结束它就会被释放(您不必担心垃圾收集)。你可以同时获得可变性和不可变性的性能优势。

实际上，如果你使用上面建议的维基百科定义，String不是不可变的。

字符串的状态改变后构造。看一下hashcode()方法。String将hashcode值缓存在本地字段中，但直到第一次调用hashcode()才计算它。这种对hashcode的惰性求值将String置于一个有趣的位置，作为状态发生变化的不可变对象，但如果不使用反射，就无法观察到它发生了变化。

所以也许不可变的定义应该是一个不能被观察到已经改变的对象。

如果一个不可变对象在创建后状态发生了变化，但是没有人可以看到它(没有反射)，这个对象仍然是不可变的吗?