我们都知道String在Java中是不可变的,但是检查下面的代码:
String s1 = "Hello World";
String s2 = "Hello World";
String s3 = s1.substring(6);
System.out.println(s1); // Hello World
System.out.println(s2); // Hello World
System.out.println(s3); // World
Field field = String.class.getDeclaredField("value");
field.setAccessible(true);
char[] value = (char[])field.get(s1);
value[6] = 'J';
value[7] = 'a';
value[8] = 'v';
value[9] = 'a';
value[10] = '!';
System.out.println(s1); // Hello Java!
System.out.println(s2); // Hello Java!
System.out.println(s3); // World
为什么这个程序是这样运行的?为什么s1和s2的值变了,而s3的值不变?
这里有两个问题:
字符串真的是不可变的吗?
为什么s3没有改变?
第一点:除了ROM,在你的计算机中没有不可变的内存。现在甚至ROM有时也是可写的。总有一些代码(无论是绕过托管环境的内核代码还是本机代码)可以写入内存地址。所以,在“现实”中,它们不是绝对不变的。
对于第2点:这是因为substring可能分配了一个新的字符串实例,这可能是复制数组。substring有可能以不复制的方式实现,但这并不意味着它会这样做。这涉及到权衡。
例如,应该持有对reallyLargeString.substring(reallyLargeString. substring)的引用。长度- 2)导致大量的内存保持活跃,还是只有几个字节?
这取决于substring如何实现。深度复制将保留较少的活动内存,但运行速度会稍微慢一些。浅拷贝可以保留更多的内存,但速度更快。使用深度拷贝还可以减少堆碎片,因为字符串对象及其缓冲区可以分配在一个块中,而不是两个单独的堆分配。
在任何情况下,看起来您的JVM都选择对子字符串调用使用深度拷贝。
字符串是不可变的*,但这只意味着你不能使用它的公共API更改它。
您在这里所做的是绕过常规API,使用反射。同样地,你可以改变枚举的值,改变Integer自动装箱中使用的查找表等等。
s1和s2改变值的原因是,它们都指向同一个被合并的字符串。编译器执行此操作(如其他答案所述)。
s3没有这样做的原因实际上让我有点惊讶,因为我认为它会共享值数组(在Java 7u6之前的早期版本中是这样的)。但是,查看String的源代码,我们可以看到子字符串的值字符数组实际上是复制的(使用Arrays.copyOfRange(..))。这就是它不变的原因。
你可以安装一个SecurityManager,避免恶意代码做这样的事情。但是请记住,有些库依赖于使用这种反射技巧(通常是ORM工具,AOP库等)。
*)我最初写的字符串不是真正的不可变,只是“有效的不可变”。在String的当前实现中,这可能会引起误解,其中值数组确实被标记为private final。不过,仍然值得注意的是,在Java中没有办法将数组声明为不可变的,因此必须注意不要在类之外公开它,即使使用适当的访问修饰符。
由于这个话题似乎非常受欢迎,这里有一些建议的进一步阅读:Heinz Kabutz在JavaZone 2009上的Reflection Madness演讲,它涵盖了OP中的许多问题,以及其他的反思……嗯…疯狂。
它涵盖了为什么这有时是有用的。以及为什么,大多数时候,你应该避免它。: -)