java中的String物件是否可變

有個仁兄在StackOverflow 上發起了一個問題，是這麼問的：

眾所周知Java中的String物件是不可變的，但我們來看下面這段程式碼：

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

為什麼這段程式碼會是這樣的運行結果？為什麼s1和s2的值被改變了，但是s3的值卻沒有？

回答#1：

String物件是不可變的，但這只意味著你無法透過呼叫它的公有方法來改變它的值。

上面的程式碼透過反射機制繞過了正常的API。採用這種方式，你還可以改變枚舉的值，甚至可以改變Integer類型自動裝箱時使用的查找表。

在這裡，由於s1和s2指向同一個內部的字串對象，因此他們的值都被改變了。正如其他回答所述，這是由編譯器實現的。

s3沒有被改變的原因確實令我詬異，我過去一直認為s3和s1共享同一個value數組（在Java 7u6之前的版本中的確是這樣）。然而，透過查看String類別的源碼，我們可以看出子字串物件的value數組是從原始字串物件中拷貝得到的（透過使用Arrays.copyOfRange(..)方法）。這是s3沒有被改變的原因。

你可以安裝一個SecurityManager來防止惡意程式碼執行這一類的操作。但要注意的是，有些函式庫的實作依賴於這種反射技巧（例如ORM工具，AOP函式庫等）。

我在回覆的開頭寫道String物件並不是真的不可變，只是「看起來不可變」。這可能會誤導讀者以為String類別的當前版本在存取限制方面有所疏忽，但事實上value陣列使用了private和final修飾符。因此開發者需要注意：在Java中無法將陣列宣告為不可變的，即使使用了正確的存取修飾符，也不能將它暴露在類別的外部。

鑑於這個話題如此火熱，向各位推薦一些進階讀物：2009年JavaZone會議上Heinz Kabutz發表的關於反射技術的瘋狂演說，本文涵蓋了反射操作中的常見問題，以及其他一些有關反射技術的內容。本文非常好，也非常瘋狂。

本文揭示了為什麼反射技術在某些場景下非常實用，但在大多數情況下，你應該避免使用它。

回答#2：

在Java中，如果兩個String類型的變數被初始化為同一個字串，那麼這兩個變數將被賦值以相同的物件引用。這就是表達式「Test1==Test2」傳回值為true的原因。

String Test1="Hello World";
String Test2="Hello World";
System.out.println(test1==test2); // true

Test3是由substring()方法創建的一個新的String對象，它並沒有和Test1共享同一個value數組。 (註：由於原作者筆誤，下圖變數test1與test3的首字母並未大寫，望讀者註意) 
我們可以透過反射技術存取String對象，取得value陣列的指針： 

Field field = String.class.getDeclaredField("value");
field.setAccessible(true);

改變這個value數組的值便能夠改變所有持有該數組指標的String物件的值，因此Test1和Test2的值都改變了。但由於Test3是由substring()方法創建的一個新的String對象，它的值並沒有被改變。