為什麼Java要把字符串設計成不可變的

String 是Java中一個不可變的類，所以他一旦被實例化就無法被修改。不可變類的實例一旦創建，其成員變量的值就不能被修改。不可變類有很多優勢。本文總結了為什麼 字符串被設計成不可變的 。將涉及到內存、同步和數據結構相關的知識。

字符串池

字符串池是 方法區 中的一部分特殊存儲。當一個字符串被被創建的時候，首先會去這個字符串池中查找，如果找到，直接返回對該字符串的引用。

下面的代碼只會在堆中創建一個字符串

String string1 = "abcd";
String string2 = "abcd";

下面是圖示：

如果字符串可變的話， 當兩個引用指向指向同一個字符串時，對其中一個做修改就會影響另外一個。 （請記住該影響，有助於理解後面的內容）

緩存Hashcode

Java中經常會用到字符串的哈希碼（hashcode）。例如，在HashMap中，字符串的不可變能保證其hashcode永遠保持一致，這樣就可以避免一些不必要的麻煩。這也就意味著每次在使用一個字符串的hashcode的時候不用重新計算一次，這樣更加高效。

在String類中，有以下代碼：

private int hash;//this is used to cache hash code.

以上代碼中 hash 變量中就保存了一個String對象的hashcode，因為String類不可變，所以一旦對象被創建，該hash值也無法改變。所以，每次想要使用該對象的hashcode的時候，直接返回即可。

使其他類的使用更加便利

在介紹這個內容之前，先看以下代碼：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add(new String("a"));
set.add(new String("b"));
set.add(new String("c"));

for(String a: set)
    a.value = "a";

在上面的例子中，如果字符串可以被改變，那麼以上用法將有可能違反Set的設計原則，因為Set要求其中的元素不可以重復。上面的代碼只是為了簡單說明該問題，其實String類中並沒有 value 這個字段值。

安全性

String被廣泛的使用在其他Java類中充當參數。比如網絡連接、打開文件等操作。如果字符串可變，那麼類似操作可能導致安全問題。因為某個方法在調用連接操作的時候，他認為會連接到某台機器，但是實際上並沒有（其他引用同一String對象的值修改會導致該連接中的字符串內容被修改）。可變的字符串也可能導致反射的安全問題，因為他的參數也是字符串。

代碼示例：

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) { 
throw new SecurityException(); 
}
    //如果s在該操作之前被其他的引用所改變，那麼就可能導致問題。   
    causeProblem(s);
}

不可變對象天生就是線程安全的

因為不可變對象不能被改變，所以他們可以自由地在多個線程之間共享。不需要任何同步處理。

總之， String 被設計成不可變的主要目的是為了安全和高效。所以，使String 是一個不可變類是一個很好的設計。