你真的了解java.lang.String吗？

[b]你真的了解java.lang.String吗？[/b]

一直觉得自己的Java基础技术还算可以，自从看了一些大牛的博客后，发现自己对Java的理解还只是皮毛。之前看过JVM的一些知识以及java.lang.String的源码，以为自己对它很了解，但真的是这样吗？在这之前我对字符串的认识一直停留在很基础的认识上:
1、String对象是不可变的，一旦创建内容将不可能被修改。
2、JVM中存在一个字符串常量池，String.intern()方法可以把运行时产生的字符串放入常量池中。
3、对于以下代码有：s1和s2指向同一个对象，s3和s1指向不同的对象但值相等。

        String s1 = "Hello World";
        String s2 = "Hello World";
        String s3 = new String("Hello World");

[b]Java字符串真的是不可变的吗？[/b]
今天在stackoverflow上看到这样的一个问题，Java字符串真的是不可变的吗？并贴出了一段修改字符串的代码。

    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

看到代码后，我恍然大悟。虽然看过String的源码，知道String的内部是一个final的char数组，也知道final数组的值可以修改，可以通过反射机制去修改实例的一些变量值，但从来没有想到过字符串的值可以通过这种方式修改。

接着看了下面的一些回答，了解到最后一行代码System.out.println(s3); // World在java 7u6版本之前会输出Java!对比了一下java 6u45和java 7u45的String的源码，发现在java 6u45版本中substring产生的新字符串和原字符串共用的一个char数组，只是构造字符串时修改了offset和count的值。而在java 7u45的版本的源码中并不存在offset和count这两个常量，在substring的时候是从原char数组中拷贝出来了this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count)。这样的话在java 7u6之前，调用字符串的substring的时候，产生的字符串和原字符串实际是共用了同一个char数组，可以节约内存空间。

下图是java 7u6之前版本中s1、s2、s3字符串在JVM的存储结构。所以通过反射直接修改char数组的值是可以修改字符串的。
[img]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0094/0738/9af1105a-5cdc-30df-ae18-9afef3acc199.png[/img]


对问题的回答：String对象是不可变的，但这仅意味着你无法通过调用它的公有方法来改变它的值。这个问题也揭示了为什么反射技术在某些场景下非常实用，但在大多数情况下，你应该避免使用它。

[b]那么在java 7u6版本为什么要做这样的修改呢？[/b]
虽然共用一个char数组可以节约内存空间，但这样会带来内存泄漏的问题。假如你有一个很长的母字符串，使用substring想从其中得到一个有用的子字符串，然后你只使用这个子字符串。这是你的母字符串就会成为垃圾被JVM回收掉，但是由于母字符串的char数组一直被字符串使用无法回收，整个母字符串的内容一致存在内存中，导致内存泄漏。

[b]关于字符串常量池[/b]
在这之前，我一直在想Java的字符串常量池是存在什么地方，Heap？PermGen？并且写了一些测试代码证实了字符串常量池是存储在PermGen。但看到大牛的文章后，发现我的认识还是那么的狭小，下面是大牛对字符串常量池和String.intern()的总结：
[list]
[*]不要在Java 6及以前的版本使用String.intern()将字符串放入常量池，因为这是的字符串常量池是存储在固定大小的内存区（PermGen）
[*]Java 7和8中将字符串常量池存储在堆内存中。
[*]Java 7和8中可以通过JVM参数-XX:StringTableSize来控制字符串常量池的大小。
[*]-XX:StringTableSize的默认值在Java 7中是1009，在Java 8中大概是25～50K
[*]在多线程情况下可以随意使用Stirng.intern()方法。8个写线程只比1个写线程的负载多了17%，1个写7个读线程只比一个线程的负载多了9%
[*]字符串常量池不是线程隔离的
[*]虽然Java 7+对String.intern()做了很多优化，但是它还是花费CPU资源。在简单的例子中没有调用String.intern()方法的程序比调用了的程序要快3.5倍。所以不需要对所有的字符串调用String.intern()方法，只需要对经常被使用的字符串（例如：省、市等）调用String.intern()方法加入常量池。
[/list]

[b]参考文献：[/b]
http://java-performance.info/changes-to-string-java-1-7-0_06/
http://stackoverflow.com/questions/20945049/is-a-java-string-really-immutable
http://java-performance.info/string-intern-in-java-6-7-8/
http://java-performance.info/string-intern-java-6-7-8-multithreaded-access/
http://java-performance.info/string-intern-java-7-8-part-3/