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?


当前回答

你用的是哪个版本的Java ?从Java 1.7.0_06开始,Oracle改变了String的内部表示形式,尤其是子字符串。

引用自Oracle Tunes Java的内部字符串表示:

在新的范例中,String offset和count字段已被删除,因此子字符串不再共享底层char[]值。

有了这个变化,它可能在没有反思的情况下发生(??)

其他回答

根据池化的概念,所有包含相同值的String变量将指向相同的内存地址。因此,s1和s2都包含相同的" Hello World "值,将指向相同的内存位置(例如M1)。

另一方面,s3包含“World”,因此它将指向不同的内存分配(比如M2)。

所以现在所发生的是S1的值被改变了(通过使用char[]值)。因此,由s1和s2指向的内存位置M1的值被改变了。

因此,内存位置M1被修改,导致s1和s2的值发生变化。

但是位置M2的值保持不变,因此s3包含相同的原始值。

字符串不可变性是从接口的角度来看的。您使用反射绕过接口,直接修改String实例的内部结构。

s1和s2都被改变了,因为它们都被分配给了同一个“intern”String实例。您可以从这篇关于字符串相等和实习的文章中找到更多关于这部分的内容。您可能会惊讶地发现,在示例代码中,s1 == s2返回true!

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。: -)

在Java中,如果两个字符串基元变量被初始化为相同的字面值,它会将相同的引用赋给这两个变量:

String Test1="Hello World";
String Test2="Hello World";
System.out.println(test1==test2); // true

这就是比较返回true的原因。第三个字符串是使用substring()创建的,它创建了一个新的字符串,而不是指向相同的字符串。

当你使用反射访问一个字符串时,你会得到实际的指针:

Field field = String.class.getDeclaredField("value");
field.setAccessible(true);

因此,更改this将更改持有指向它的指针的字符串,但由于substring()使用新字符串创建了s3,因此它不会更改。

[免责声明,这是一个故意固执己见的回答风格,因为我觉得一个更“不要在家里这样做,孩子们”的回答是有保证的]

sin是line field.setAccessible(true);它说通过允许访问私有字段来违反公共API。这是一个巨大的安全漏洞,可以通过配置一个安全管理器来锁定。

The phenomenon in the question are implementation details which you would never see when not using that dangerous line of code to violate the access modifiers via reflection. Clearly two (normally) immutable strings can share the same char array. Whether a substring shares the same array depends on whether it can and whether the developer thought to share it. Normally these are invisible implementation details which you should not have to know unless you shoot the access modifier through the head with that line of code.

依赖这些细节并不是一个好主意,因为如果不违反使用反射的访问修饰符就无法体验这些细节。该类的所有者只支持普通的公共API,并且可以在将来自由地进行实现更改。

Having said all that the line of code is really very useful when you have a gun held you your head forcing you to do such dangerous things. Using that back door is usually a code smell that you need to upgrade to better library code where you don't have to sin. Another common use of that dangerous line of code is to write a "voodoo framework" (orm, injection container, ...). Many folks get religious about such frameworks (both for and against them) so I will avoid inviting a flame war by saying nothing other than the vast majority of programmers don't have to go there.