Java 문자열 소스 코드 분석 및 Sting이 불변인 이유에 대한 자세한 소개

이 글은 주로 Java 문자열 소스 코드 분석을 소개하고 Sting이 불변인 이유에 대한 관련 정보를 소개합니다. 필요한 친구는

Java 문자열 소스 코드 분석

불변 객체란 무엇인가요?

우리 모두 알고 있듯이 Java에서 String 클래스는 변경할 수 없습니다. 그렇다면 불변 객체란 정확히 무엇입니까? 다음과 같이 생각할 수 있습니다. 객체가 생성된 후 상태를 변경할 수 없으면 객체는 불변입니다. 상태는 변경될 수 없습니다. 즉, 참조 유형의 변수는 다른 객체를 가리킬 수 없으며 참조 유형이 가리키는 객체의 상태는 변경할 수 없습니다. 변경됩니다.

객체와 객체 참조 구별

Java 초보자의 경우 String이 불변 객체인지에 대해 항상 의구심을 품습니다. 다음 코드를 살펴보세요.

String s = "ABCabc"; 
System.out.println("s = " + s); 
 
s = "123456"; 
System.out.println("s = " + s);

인쇄된 결과는 다음과 같습니다.

s = ABCabc
s = 123456

First String Object s를 생성한 다음 s의 값을 "ABCabc"로 설정하고 s의 값을 "123456"으로 설정합니다. 인쇄된 결과를 보면 s 값이 실제로 변경되었음을 알 수 있습니다. 그런데 왜 여전히 String 객체는 불변이라고 말하는 걸까요? 사실 여기에는 오해가 있습니다. s는 객체 자체가 아니라 String 객체에 대한 참조일 뿐입니다. 객체는 메모리 내의 메모리 영역입니다. 멤버 변수가 많을수록 이 메모리 영역이 차지하는 공간이 커집니다. 참조는 가리키는 개체의 주소를 저장하는 4바이트 데이터입니다. 이 주소를 통해 개체에 액세스할 수 있습니다.

즉, s는 단지 특정 객체를 가리키는 참조일 뿐입니다. 이 코드가 실행된 후 s="123456"; 이 되면 새로운 객체 "123456"이 생성되고 해당 참조는 다시 생성됩니다. -하트 개체를 가리키며 원래 개체 "ABCabc"는 여전히 메모리에 존재하며 변경되지 않았습니다. 메모리 구조는 아래와 같습니다.

Java와 C++의 한 가지 차이점은 Java에서는 객체 자체를 직접 동작시킬 수 없다는 점입니다. 객체 그것들은 모두 참조에 의해 지시되며 이 참조는 멤버 변수의 값 획득, 객체의 멤버 변수 변경, 객체의 메소드 호출 등을 포함하여 객체 자체에 액세스하는 데 사용되어야 합니다. C++에는 참조, 개체, 포인터의 세 가지가 있으며 모두 개체에 액세스할 수 있습니다. 실제로 Java의 참조는 개념적으로 C++의 포인터와 유사합니다. 둘 다 메모리에 저장된 개체의 주소 값입니다. 그러나 Java에서는 참조의 유연성이 일부 손실되었습니다. 덧셈과 뺄셈은 C++의 포인터처럼 수행됩니다.

String 객체는 왜 불변인가요?

String의 불변성을 이해하려면 먼저 String 클래스의 멤버 변수를 살펴보세요. JDK1.6에서 String의 멤버 변수에는 다음이 포함됩니다.

public final class String 
  implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence 
{ 
  /** The value is used for character storage. */ 
  private final char value[]; 
 
  /** The offset is the first index of the storage that is used. */ 
  private final int offset; 
 
  /** The count is the number of characters in the String. */ 
  private final int count; 
 
  /** Cache the hash code for the string */ 
  private int hash; // Default to 0

JDK1.7에서는 String 클래스가 일부 변경되었으며 주로 동작이 변경되었습니다. 실행될 때 하위 문자열 메서드의 내용은 이 문서의 주제와 관련이 없습니다. JDK1.7에는 String 클래스의 주요 멤버 변수가 두 개만 있습니다.

public final class String 
  implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { 
  /** The value is used for character storage. */ 
  private final char value[]; 
 
  /** Cache the hash code for the string */ 
  private int hash; // Default to 0

위 코드에서 볼 수 있듯이 실제로 Java의 String 클래스는 문자 배열을 캡슐화한 것입니다. JDK6에서 value는 String으로 캡슐화된 배열이고, offset은 값 배열에서 String의 시작 위치이며, count는 String이 차지하는 문자 수입니다. JDK7에는 값 변수가 하나만 있습니다. 즉, value의 모든 문자는 String 객체에 속합니다. 이 변경 사항은 이 문서의 논의에 영향을 미치지 않습니다. 또한 String 객체의 해시 값을 캐시하는 해시 멤버 변수도 있습니다. 이 멤버 변수는 이 기사의 논의와도 관련이 없습니다. Java에서는 배열도 객체입니다(이전 기사인 Java 배열의 특성을 참조하세요). 따라서 값은 실제 배열 객체를 가리키는 참조일 뿐입니다. 실제로 String s = "ABCabc"; 코드를 실행한 후 실제 메모리 레이아웃은 다음과 같아야 합니다:

value, offset 및 count의 세 가지 변수는 비공개이며 이러한 값을 수정하기 위한 setValue, setOffset 및 setCount와 같은 공개 메소드가 제공되지 않으므로 String 클래스 외부에서는 String을 수정할 수 없습니다. 즉, 일단 초기화되면 수정할 수 없으며 이 세 멤버는 String 클래스 외부에서 액세스할 수 없습니다. 또한 세 가지 변수 value, offset 및 count는 모두 최종이므로 String 클래스 내에서 이 세 가지 값이 초기화되면 변경할 수 없습니다. 따라서 String 개체는 변경할 수 없는 것으로 간주될 수 있습니다.

그러면 String에는 분명히 몇 가지 메소드가 있고, 이를 호출하면 변경된 값을 얻을 수 있습니다. 이러한 메서드에는 부분 문자열, 바꾸기, 바꾸기All, toLowerCase 등이 포함됩니다. 예를 들어 다음 코드는

String a = "ABCabc"; 
System.out.println("a = " + a); 
a = a.replace('A', 'a'); 
System.out.println("a = " + a);

인쇄된 결과는 다음과 같습니다.

a = ABCabc
a = aBCabc

那么a的值看似改变了，其实也是同样的误区。再次说明， a只是一个引用， 不是真正的字符串对象，在调用a.replace('A', 'a')时， 方法内部创建了一个新的String对象，并把这个心的对象重新赋给了引用a。String中replace方法的源码可以说明问题：

读者可以自己查看其他方法，都是在方法内部重新创建新的String对象，并且返回这个新的对象，原来的对象是不会被改变的。这也是为什么像replace， substring，toLowerCase等方法都存在返回值的原因。也是为什么像下面这样调用不会改变对象的值：

String ss = "123456"; 
 
System.out.println("ss = " + ss); 
 
ss.replace('1', '0'); 
 
System.out.println("ss = " + ss);

打印结果：

ss = 123456
ss = 123456

String对象真的不可变吗？

从上文可知String的成员变量是private final 的，也就是初始化之后不可改变。那么在这几个成员中， value比较特殊，因为他是一个引用变量，而不是真正的对象。value是final修饰的，也就是说final不能再指向其他数组对象，那么我能改变value指向的数组吗？ 比如将数组中的某个位置上的字符变为下划线“_”。 至少在我们自己写的普通代码中不能够做到，因为我们根本不能够访问到这个value引用，更不能通过这个引用去修改数组。

那么用什么方式可以访问私有成员呢？ 没错，用反射， 可以反射出String对象中的value属性， 进而改变通过获得的value引用改变数组的结构。下面是实例代码：

public static void testReflection() throws Exception { 
   
  //创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s 
  String s = "Hello World";  
   
  System.out.println("s = " + s); //Hello World 
   
  //获取String类中的value字段 
  Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value"); 
   
  //改变value属性的访问权限 
  valueFieldOfString.setAccessible(true); 
   
  //获取s对象上的value属性的值 
  char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s); 
   
  //改变value所引用的数组中的第5个字符 
  value[5] = '_'; 
   
  System.out.println("s = " + s); //Hello_World 
}

打印结果为：

s = Hello World
s = Hello_World

在这个过程中，s始终引用的同一个String对象，但是再反射前后，这个String对象发生了变化， 也就是说，通过反射是可以修改所谓的“不可变”对象的。但是一般我们不这么做。这个反射的实例还可以说明一个问题：如果一个对象，他组合的其他对象的状态是可以改变的，那么这个对象很可能不是不可变对象。例如一个Car对象，它组合了一个Wheel对象，虽然这个Wheel对象声明成了private final 的，但是这个Wheel对象内部的状态可以改变， 那么就不能很好的保证Car对象不可变。

以上就是Java String源码分析并介绍Sting 为什么不可变的详细介绍的内容，更多相关内容请关注PHP中文网（www.php.cn）！