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深入分析String類

2020-10-18 07:31:40 軟體設計

可以說字串操作是計算機程式設計中最為常見的行為

不可變的String

根據JDK檔案的說法,String類代表字串,Java程式中的所有字串文字(例如"abc")都被實作為此類實體,例如:

		String string = "abc";	
		//相當于:
		char[] data = {'a','b','c'};
		String str = new String(data);

那為什么說String類是不可變的,看一段String類中的部分源代碼
在這里插入圖片描述
哦~,原來是這樣,String類是被final修飾的,所以無法繼承該類,并且,其所有的成員變數都是私有(private)的,而且沒有提供修改私有變數的共有(public)方法,再者,關于對String物件的操作都沒有修改當前物件,而是新建一個物件

例如下面這個substing方法,如果回傳值不等于自身,該方法就會創建一個String物件,該物件為截取后的結果,而不是在原String物件上進行的
在這里插入圖片描述

可能有些人就來疑問了,誰說的不能修改,看我這個,s1都被我改的毀容了在這里插入圖片描述
其實,這只是表面的錯覺而已

起初,3個參考(s1、s2、s3)分別指向各自的物件,如圖

<style>#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .label{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);fill:#333;color:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .label text{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node rect,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node circle,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node ellipse,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node polygon,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node .label{text-align:center;fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .node.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .arrowheadPath{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .edgePath .path{stroke:#333;stroke-width:1.5px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .flowchart-link{stroke:#333;fill:none}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .edgeLabel rect{opacity:0.9}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .edgeLabel span{color:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aa3;stroke-width:1px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .cluster text{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:12px;background:#ffffde;border:1px solid #aa3;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .actor{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC text.actor>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .actor-line{stroke:grey}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sequenceNumber{fill:#fff}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC 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verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .section{stroke:none;opacity:0.2}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .section0{fill:rgba(102,102,255,0.49)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .section2{fill:#fff400}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .section1,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .section3{fill:#fff;opacity:0.2}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sectionTitle0{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sectionTitle1{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sectionTitle2{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sectionTitle3{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .sectionTitle{text-anchor:start;font-size:11px;text-height:14px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .grid .tick{stroke:#d3d3d3;opacity:0.8;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .grid .tick text{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .grid 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arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:10px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.classGroup text .title{font-weight:bolder}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.classGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370db}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.classGroup line{stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .classLabel .box{stroke:none;stroke-width:0;fill:#ECECFF;opacity:0.5}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .classLabel .label{fill:#9370db;font-size:10px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .relation{stroke:#9370db;stroke-width:1;fill:none}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .dashed-line{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #compositionStart{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #compositionEnd{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #aggregationStart{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #aggregationEnd{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #dependencyStart{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #dependencyEnd{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #extensionStart{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC #extensionEnd{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .commit-id,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .commit-msg,#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .branch-label{fill:lightgrey;color:lightgrey;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .pieTitleText{text-anchor:middle;font-size:25px;fill:#000;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .slice{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.stateGroup text{fill:#9370db;stroke:none;font-size:10px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.stateGroup text{fill:#9370db;fill:#333;stroke:none;font-size:10px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.statediagram-cluster .cluster-label text{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.stateGroup .state-title{font-weight:bolder;fill:#000}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.stateGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370db}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC g.stateGroup line{stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .transition{stroke:#9370db;stroke-width:1;fill:none}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .stateGroup .composit{fill:white;border-bottom:1px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .stateGroup .alt-composit{fill:#e0e0e0;border-bottom:1px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .state-note{stroke:#aa3;fill:#fff5ad}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .state-note text{fill:black;stroke:none;font-size:10px}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .stateLabel 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.edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .marker{fill:#333}#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC .marker.cross{stroke:#333} :root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}</style> <style>#mermaid-svg-KyAHwVceFMgVHVzC { color: rgba(0, 0, 0, 0.75); font: ; }</style>
s1
歐文
s2
艾弗森
s3
NB

執行第12行賦值陳述句后,并不是修改了s1所指的String物件(歐文),而是修改了參考s1,使其指向參考s2所指的String物件(艾弗森),如圖

<style>#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .label{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);fill:#333;color:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .label text{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node rect,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node circle,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node ellipse,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node polygon,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node .label{text-align:center;fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .node.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .arrowheadPath{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .edgePath .path{stroke:#333;stroke-width:1.5px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .flowchart-link{stroke:#333;fill:none}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .edgeLabel rect{opacity:0.9}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .edgeLabel span{color:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aa3;stroke-width:1px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .cluster text{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:12px;background:#ffffde;border:1px solid #aa3;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .actor{stroke:#ccf;fill:#ECECFF}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB text.actor>tspan{fill:#000;stroke:none}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .actor-line{stroke:grey}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2, 2;stroke:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sequenceNumber{fill:#fff}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB 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verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .section{stroke:none;opacity:0.2}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .section0{fill:rgba(102,102,255,0.49)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .section2{fill:#fff400}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .section1,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .section3{fill:#fff;opacity:0.2}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sectionTitle0{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sectionTitle1{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sectionTitle2{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sectionTitle3{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .sectionTitle{text-anchor:start;font-size:11px;text-height:14px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .grid .tick{stroke:#d3d3d3;opacity:0.8;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .grid .tick text{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .grid 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.doneCrit3{stroke:#f88;fill:#d3d3d3;stroke-width:2;cursor:pointer;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .milestone{transform:rotate(45deg) scale(0.8, 0.8)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .milestoneText{font-style:italic}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .doneCritText0,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .doneCritText1,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .doneCritText2,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .doneCritText3{fill:#000 !important}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .activeCritText0,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .activeCritText1,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .activeCritText2,#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .activeCritText3{fill:#000 !important}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .titleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#000;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.classGroup text{fill:#9370db;stroke:none;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);font-size:10px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.classGroup text .title{font-weight:bolder}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.classGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370db}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.classGroup line{stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .classLabel .box{stroke:none;stroke-width:0;fill:#ECECFF;opacity:0.5}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .classLabel .label{fill:#9370db;font-size:10px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .relation{stroke:#9370db;stroke-width:1;fill:none}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .dashed-line{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB #compositionStart{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB #compositionEnd{fill:#9370db;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB #aggregationStart{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB 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text{fill:#9370db;stroke:none;font-size:10px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.stateGroup text{fill:#9370db;fill:#333;stroke:none;font-size:10px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.statediagram-cluster .cluster-label text{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.stateGroup .state-title{font-weight:bolder;fill:#000}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.stateGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370db}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB g.stateGroup line{stroke:#9370db;stroke-width:1}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .transition{stroke:#9370db;stroke-width:1;fill:none}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .stateGroup .composit{fill:white;border-bottom:1px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .stateGroup .alt-composit{fill:#e0e0e0;border-bottom:1px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .state-note{stroke:#aa3;fill:#fff5ad}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .state-note text{fill:black;stroke:none;font-size:10px}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .stateLabel 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.edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .marker{fill:#333}#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB .marker.cross{stroke:#333} :root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}</style> <style>#mermaid-svg-BGiQXQv4dv07AbDB { color: rgba(0, 0, 0, 0.75); font: ; }</style>
s1
歐文
s2
艾弗森
s3
NB

執行第15行陳述句時,臨時的StringBuilder物件會連接s2與s3所指的物件,并呼叫toString方法創建一個String物件賦值給參考s1,即參考s1會指向這個新創建的String物件,如圖

<style>#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .label{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family);fill:#333;color:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .label text{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node rect,#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node circle,#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node ellipse,#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node polygon,#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370db;stroke-width:1px}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node .label{text-align:center;fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .node.clickable{cursor:pointer}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .arrowheadPath{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .edgePath .path{stroke:#333;stroke-width:1.5px}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .flowchart-link{stroke:#333;fill:none}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .edgeLabel rect{opacity:0.9}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .edgeLabel 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verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .section{stroke:none;opacity:0.2}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .section0{fill:rgba(102,102,255,0.49)}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .section2{fill:#fff400}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .section1,#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .section3{fill:#fff;opacity:0.2}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .sectionTitle0{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .sectionTitle1{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .sectionTitle2{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .sectionTitle3{fill:#333}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .sectionTitle{text-anchor:start;font-size:11px;text-height:14px;font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .grid .tick{stroke:#d3d3d3;opacity:0.8;shape-rendering:crispEdges}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .grid .tick text{font-family:'trebuchet ms', verdana, arial;font-family:var(--mermaid-font-family)}#mermaid-svg-MTK7iV9RfLMJkSGp .grid 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s1
艾弗森NB
歐文
艾弗森
s2
s3
NB

從執行的程序可以看出,String物件“歐文”、“艾弗森”、“NB”在全程程序中都沒有改變,改變的只是參考s1所指向的內容,也就是s1的值,

下面的程式給予說明,String物件的不可變性,
在這里插入圖片描述
可以看出,盡管對s1依次呼叫了3個方法(toUpperCase、concat和substring),但是s1指向的String內容始終沒有改變,而s2、s3與s4確實輸出了期望的結果,這是因為,String類提供的一系列操作字串內容的方法都不是在自身物件上進行的,而是新創建一個String物件,例如,當呼叫toUpperCase時,并不是修改s1自身指向的String物件,而是新創建了一個String物件,其內容就是s1內容的大寫形式,因此,這樣既可以滿足對String物件的各種操作要求,又保證了String物件的資料成員不會被外界修改,

那為什么要把String設計為不可變呢
其最大的好處就是可以實作資源共享,在對執行緒操作的時候,可以將其認為不可變的,而不用擔心其他執行緒會對其進行修改

要點總結

  • String類是不可變類,其物件一旦創建,就不可修改,
  • String類那些看似修改字符序列的方法實際上都是新創建的String物件,而不是修改自身物件
  • 由于String物件是不可變的,因此其具有執行緒安全性,可以自由地實作共享

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