对 “string类字符串一旦被初始化,就不可以被改变” 的理解,以及和StringBuffer与StringBuilder的区别

本文深入解析Java中的String、StringBuffer和StringBuilder的区别与应用。探讨String的不可变性原理,以及在多线程环境下如何选择字符串处理类。

String 字符串常量
StringBuffer 字符串变量(线程安全)
StringBuilder 字符串变量(非线程安全)

java中,String类的值声明后是不能修改,有些初学者就难以理解,为什么下面程序明明是修改了String对象的内容,为什么还可以正常运行?

public class JavaTest {

public static void main(String[] args) {

String str = “Hello”;

str = str + " World";

System.out.println(“str=” + str);

}

}

运行结果为:

str=Hello World

【解释】 String类是final类故不可以继承,也就意味着String引用的字符串内容是不能被修改。String有两种实例化方式:

(1)直接赋值(例中,String str = “Hello”;就是直接赋值实例化了)

(2)使用new调用构造方法完成实例化;

要注意的是:String类对象内容不能修改,但并不代表其引用不能改变,下面通过内存的分配图说明字符串不可改变的真正含义:
在这里插入图片描述
可知,String对象内容的改变实际上是通过内存地址“断开-连接”变化来完成的,而原字符串中的内容并没有任何的改变。String str = “Hello”;和str = str + " World";实质上是开辟了三个内存空间,str只是由原来指向"hello"变为指向“hello world”而已,而其原来的指向内容,是没有改变的。
因此,在以后的开发中,若要经常修改字符串的内容,请尽量少用String,因为字符串的指向“断开-连接”会大大降低性能;对于要经常修改内容的情况,建议使用:StringBuilder、StringBuffer

在大部分情况下 StringBuffer > String
StringBuffer

Java.lang.StringBuffer线程安全的可变字符序列。一个类似于 String 的字符串缓冲区,但不能修改。虽然在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列,但通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。
可将字符串缓冲区安全地用于多个线程。可以在必要时对这些方法进行同步,因此任意特定实例上的所有操作就好像是以串行顺序发生的,该顺序与所涉及的每个线程进行的方法调用顺序一致。
StringBuffer 上的主要操作是 append 和 insert 方法,可重载这些方法,以接受任意类型的数据。每个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串,然后将该字符串的字符追加或插入到字符串缓冲区中。append 方法始终将这些字符添加到缓冲区的末端;而 insert 方法则在指定的点添加字符。
例如,如果 z 引用一个当前内容是“start”的字符串缓冲区对象,则此方法调用 z.append(“le”) 会使字符串缓冲区包含“startle”,而 z.insert(4, “le”) 将更改字符串缓冲区,使之包含“starlet”。

在大部分情况下 StringBuilder > StringBuffer
java.lang.StringBuilde

java.lang.StringBuilder一个可变的字符序列是5.0新增的。此类提供一个与 StringBuffer 兼容的 API,但不保证同步。该类被设计用作 StringBuffer 的一个简易替换,用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候(这种情况很普遍)。如果可能,建议优先采用该类,因为在大多数实现中,它比 StringBuffer 要快。两者的方法基本相同。

<think>我们正在讨论字符串可变性的概念,特别是Java中的String。用户要求用新手能理解的话解释为什么String对象一旦初始化能更改。参考引用[1][2]中的例子,我们可以这样解释:核心思想:字符串可变意味着一旦一个字符串对象被创建,它的内容就能被改变。任何看似修改的操作(比如连接、替换)实际上都会创建一个新的字符串对象,而原来的对象保持变。引用[1]中的例子:当s1被重新赋值时,原来的字符串"str"并没有改变,而是创建了一个新的字符串对象"str2",然后s1指向这个新对象。原来的"str"还在内存中(在字符串常量池里),如果有其他引用指向它,它仍然可以被使用。引用[2]中的C程序例子也说明了似的问题:字符串字面量(如"abcde")通常存储在只读内存区域,试图修改它会导致错误。在Java中,这种设计避免了似的安全问题。我们可以用以下步骤来解释:1.创建字符串:当你写Strings ="hello";时,Java会在内存中(通常是字符串常量池)创建一个包含"hello"的字符串对象。2.试图修改字符串:如果你执行 s= s+ "world";这看起来是修改了s,但实际上:-首先,Java会创建一个新的字符串对象,内容为"hello world"。-然后,变量s被更新为指向这个新对象。-原来的"hello"对象仍然存在,并且没有改变。3.为什么这样设计?-安全性:字符串可变可以防止恶意修改(例如,在数据库连接、网络连接等场景中,字符串可变可以避免被篡改)[^1]。-线程安全:多个线程可以同时读取同一个字符串对象而需要同步,因为会发生修改。-哈希码缓存:字符串的哈希码(hashCode)在第一次计算后会被缓存,因为字符串内容变,所以哈希码也会变,这样在集合(如HashMap)中使用字符串作为键时效率更高。-字符串常量池:可变性使得字符串常量池成为可能,同的字符串变量可以指向池中的同一个字符串对象,从而节省内存。4.新手容易误解的地方:看起来字符串可以被修改(比如用+连接),但实际上每次操作都创建了新对象。因此,频繁修改字符串(如在循环中拼接)会产生大量临时对象,影响性能。这时应该使用StringBuilderStringBuffer。我们可以用一个简单的比喻:字符串对象就像刻在石头上的字,一旦刻上就能更改。如果你想得到同的内容,你需要重新刻一块石头(即创建新的字符串对象),而原来的石头保持变。引用[1]中提到的例子:s1被重新赋值后,原来指向的字符串对象(内容为"str")并没有改变,只是s1现在指向了新的对象(内容为"str2")。这就是可变性的体现。同时,引用[2]中C程序的例子也说明了字符串字面量在内存中是只读的,试图修改会导致错误,这Java字符串可变性的设计理念一致(虽然Java中的字符串常量池C中的只读内存区域实现同,但目的似)。因此,总结给新手的解释:字符串对象在创建后内容可更改,任何修改操作都会创建新对象。这样设计是为了安全、效率内存优化。下面我们按照要求组织回答:</think>### 字符串可变性的通俗解释 想象你有一块刻着字的石板(字符串对象),它的可变性就像这块石板被永久固定了——一旦刻上字就能修改。用新手能理解的方式解释: #### 1. **创建即固定** ```java String s1 = "Hello"; // 在内存刻下"Hello"石板 ``` - 此时内存中创建了内容为`"Hello"`的对象(石板) - 这个对象的所有属性(每个字符)都被永久锁定[^1] #### 2. **"修改"其实是替换** ```java s1 = s1 + " World"; // 看似修改,实际是新建石板 ``` - 实际过程: 1️⃣ 新建一块刻着`"Hello World"`的石板 2️⃣ 把`s1`的标签从旧石板撕下 3️⃣ 贴到新石板上 - 旧石板`"Hello"`依然存在且未被改变[^1] #### 3. 为什么这样设计? - **安全防护** 就像银行金库的密码(字符串)刻在防篡改钢板上,防止黑客中途修改数据[^1][^2] - **高效复用** 多个变量可指向同一块石板(如`String s2 = "Hello"`),避免重复创建 - **线程安全** 多线程同时读取石板会冲突(因为没人能修改内容) - **缓存优化** 系统可预存常用石板(如`"OK"`, `"Error"`),直接复用重建 #### 4. 真实内存变化演示 ```mermaid graph LR A[初始状态] -->|s1 = “Hello”| B[内存地址0x001: Hello] A -->|s2 = “Hello”| B C[执行 s1 = s1 + “ World”] --> D[新建内存地址0x002: Hello World] C --> E[s1 指向 0x002] B -->|未被修改| F[原内容“Hello”仍存在] ``` > 就像刻字的石板:你可以换一块新石板,但无法擦除旧石板上的字迹。这种设计保障了程序的安全性稳定性[^1][^2]。
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