前言
这两天在看java面试相关的一些问题,很偶然也很幸运的看到了下面这篇文章。
这篇文章的作者有一系列关于java深入学习的文章,很值得一看,个人觉得非常好,很有收获。
起因
正如我们所理解的,通过
string hello = "hello world!";
和
string xx = new string("hello world!");
得到的字符串对象是不一样的,new方式是在堆空间中创建的,而直接的字符串则是先被放到常量池中。如果有新的与之一样的对象被创建,则直接让这个新对象引用常量池中的这个地址即可。
这样的好处就是可以最大限度的节省内存空间。
而使用new方式创建的则就不一样了,只要是用了new创建字符串,就会在堆空间中开辟出一块内存,然后返回这个内存地址的引用。所以这样创建的对象,即使内容一致,也不会是指向同一个内存地址。
下面用几个简单的代码做下测试。
/** *字符串中对于内容和地址的判定可以用下面两种方式,但侧重点不一样。 */ equals // 判断 两个字符串的内容是否一致 == // 判断两个字符串的内存地址是否一致
且看下面的代码:
public static void simple() { string s1 = "hello world!"; string s2 = "hello world!"; string s3 = new string("hello world!"); string s4 = new string("hello world!"); // 下面开始比较引用和内容的比较 system.out.println("字符串赋值方式:"); system.out.println(s1==s2); system.out.println(s1.equals(s2)); system.out.println("\n字符串赋值方式和new方式:"); system.out.println(s1==s3); system.out.println(s1.equals(s3)); system.out.println("\nnew 方式:"); system.out.println(s3==s4); system.out.println(s3.equals(s4)); }
得到的结果如下:
字符串赋值方式: true true 字符串赋值方式和new方式: false true new 方式: false true
结果却是和我们所说的那样。
深入源码
不出所料,string确实是“不可变的”,每次改变底层其实都是创建了一个心的字符串对象,然后赋予了新值。
为什么会这样呢?我们也许可以在源码中找到真相。
哦,原来java对于string类只是维护了一个final类型的字符数组啊。怪不得赋值之后就不能改变了呢。
但是也许你会有疑问,咦,不对啊,“我经常使用string的什么replace方法改变字符串的内容啊。你这则么解释呢?”
其实答案还是那样,它真的没变,我们并没有看到事情的真相,相信看完下面的源码,你就明白了。
/** * returns a string resulting from replacing all occurrences of * {@code oldchar} in this string with {@code newchar}. * <p> * if the character {@code oldchar} does not occur in the * character sequence represented by this {@code string} object, * then a reference to this {@code string} object is returned. * otherwise, a {@code string} object is returned that * represents a character sequence identical to the character sequence * represented by this {@code string} object, except that every * occurrence of {@code oldchar} is replaced by an occurrence * of {@code newchar}. * <p> * examples: * <blockquote><pre> * "mesquite in your cellar".replace('e', 'o') * returns "mosquito in your collar" * "the war of baronets".replace('r', 'y') * returns "the way of bayonets" * "sparring with a purple porpoise".replace('p', 't') * returns "starring with a turtle tortoise" * "jonl".replace('q', 'x') returns "jonl" (no change) * </pre></blockquote> * * @param oldchar the old character. * @param newchar the new character. * @return a string derived from this string by replacing every * occurrence of {@code oldchar} with {@code newchar}. */ public string replace(char oldchar, char newchar) { if (oldchar != newchar) { int len = value.length; int i = -1; char[] val = value; /* avoid getfield opcode */ while (++i < len) { if (val[i] == oldchar) { break; } } if (i < len) { char buf[] = new char[len]; for (int j = 0; j < i; j++) { buf[j] = val[j]; } while (i < len) { char c = val[i]; buf[i] = (c == oldchar) ? newchar : c; i++; } return new string(buf, true); } } return this; }
源码中很明确的使用了
new string(buf, true);
的方式返回给调用者新对象了。
真的不可变吗?
读到上面的内容,其实基本上已经够了。但是了解一下更深层次的内容,相信对我们以后编程来说会更好。
源码中清楚的使用char[] value来盛装外界的字符串数据。也就是说字符串对象的不可变的特性,其实是源自value数组的final特性。
那么我们可以这么想,我们不改变string的内容,而是转过头来改变value数组的内容(可以通过反射的方式来修改string对象中的private属性的value),结果会怎样呢?
答案是真的会变哦。
可以先看下下面的代码
private static void deep() throws nosuchfieldexception, illegalaccessexception { string hello = "hello world!"; string xx = new string("hello world!"); string yy = "hello world!"; /** * 判断字符串是否相等,默认以内存引用为标准 */ system.out.println(hello == xx); system.out.println(hello == yy); system.out.println(xx == yy); // 查看hello, xx, yy 三者所指向的value数组的真实位置 field hello_field = hello.getclass().getdeclaredfield("value"); hello_field.setaccessible(true); char[] hello_value = (char[]) hello_field.get(hello); system.out.println( hello_field.get(hello)); field xx_field = xx.getclass().getdeclaredfield("value"); xx_field.setaccessible(true); char[] xx_value = (char[]) xx_field.get(xx); system.out.println(xx_field.get(xx)); field yy_field = yy.getclass().getdeclaredfield("value"); yy_field.setaccessible(true); char[] yy_value = (char[]) yy_field.get(yy); system.out.println(yy_field.get(yy)); /** * 经过反射获取到这三个字符串对象的最底层的引用数组value,发现如果一开始内容一致的话,java底层会将创建的字符串对象指向同一个字符数组 * */ // 通过反射修改字符串引用的value数组 field field = hello.getclass().getdeclaredfield("value"); field.setaccessible(true); char[] value = (char[]) field.get(hello); system.out.println(value); value[5] = '^'; system.out.println(value); // 验证xx是否被改变 system.out.println(xx); }
结果呢?
false true false [c@6d06d69c [c@6d06d69c [c@6d06d69c hello world! hello^world! hello^world!
真的改变了。
而我们也可以发现,hello,xx, yy最终都指向了内存中的同一个value字符数组。这也说明了java在底层做了足够强的优化处理。
当创建了一个字符串对象时,底层会对应一个盛装了相应内容的字符数组;此时如果又来了一个同样的字符串,对于value数组直接获取刚才的那个引用即可。(相信我们都知道,在java中数组其实也是一个对象类型的数据,这样既不难理解了)。
不管是字符串直接引用方式,还是new一个新的字符串的方式,结果都是一样的。它们内部的字符数组都会指向内存中同一个“对象”(value字符数组)。
总结
稍微有点乱,但是从这点我们也可以看出string的不可变性其实仍旧是对外界而言的。在最底层,java把这一切都给透明化了。我们只需要知道string对象有这点特性,就够了。
其他的,日常应用来说,还是按照string对象不可变来使用即可。
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