Ist das String-Objekt in Java veränderbar?

Ein Freund hat eine Frage auf StackOverflow gepostet und Folgendes gestellt:

Wie wir alle wissen, ist das String-Objekt in Java unveränderlich, aber schauen wir uns den folgenden Code an:

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

Warum läuft dieser Code so? Warum werden die Werte von s1 und s2 geändert, der Wert von s3 jedoch nicht?

Antwort #1:

Ein String-Objekt ist unveränderlich, aber das bedeutet nur, dass Sie seinen Wert nicht ändern können, indem Sie seine öffentlichen Methoden aufrufen.

Der obige Code umgeht die normale API durch den Reflexionsmechanismus. Auf diese Weise können Sie auch den Wert der Aufzählung ändern und sogar die Nachschlagetabelle ändern, die verwendet wird, wenn der Typ „Integer“ automatisch geboxt wird.

Da hier s1 und s2 auf dasselbe interne String-Objekt verweisen, werden ihre Werte beide geändert. Wie in anderen Antworten erwähnt, wird dies vom Compiler implementiert.

Der Grund, warum s3 nicht geändert wurde, überrascht mich wirklich. Früher dachte ich, dass s3 und s1 dasselbe Wertearray haben (dies war tatsächlich in Versionen vor Java 7u6 der Fall). Wenn wir uns jedoch den Quellcode der String-Klasse ansehen, können wir sehen, dass das Wertearray des Teilstring-Objekts vom ursprünglichen String-Objekt kopiert wird (mithilfe der Methode Arrays.copyOfRange(..)). Aus diesem Grund wurde s3 nicht geändert.

Sie können einen SecurityManager installieren, um zu verhindern, dass bösartiger Code diese Art von Vorgang ausführt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Implementierung einiger Bibliotheken auf dieser Reflexionstechnik beruht (z. B. ORM-Tools, AOP-Bibliotheken usw.).

Ich habe am Anfang meiner Antwort geschrieben, dass String-Objekte nicht wirklich unveränderlich sind, sie sehen einfach „unveränderlich“ aus. Dies könnte den Leser zu der Annahme verleiten, dass die aktuelle Version der String-Klasse hinsichtlich der Zugriffsbeschränkungen nachlässig ist, tatsächlich verwendet das Wertearray jedoch private und finale Modifikatoren. Daher müssen Entwickler darauf achten: Arrays können in Java nicht als unveränderlich deklariert werden, und selbst wenn die richtigen Zugriffsmodifikatoren verwendet werden, können sie nicht außerhalb der Klasse verfügbar gemacht werden.

Da dieses Thema so aktuell ist, empfehle ich Ihnen etwas weiterführende Lektüre: Heinz Kabutz‘ verrückte Rede über Reflexionstechnologie auf der JavaZone-Konferenz 2009. Dieser Artikel behandelt häufige Probleme bei Reflexionsoperationen sowie einige andere verwandte Reflexionen Technologieinhalte. Dieser Artikel ist sehr gut und sehr verrückt.

In diesem Artikel erfahren Sie, warum Reflexionstechniken in bestimmten Szenarien nützlich sind, in den meisten Fällen sollten Sie sie jedoch vermeiden.

Antwort Nr. 2:

Wenn in Java zwei Variablen vom Typ String mit derselben Zeichenfolge initialisiert werden, wird den beiden Variablen dieselbe Objektreferenz zugewiesen. Aus diesem Grund gibt der Ausdruck „Test1==Test2“ „true“ zurück.

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

Test3 ist ein neues String-Objekt, das von der Methode substring() erstellt wurde. Es hat nicht dasselbe Wertearray wie Test1. (Hinweis: Aufgrund eines Schreibfehlers des ursprünglichen Autors werden die Anfangsbuchstaben der Variablen test1 und test3 im Bild unten nicht großgeschrieben. Bitte achten Sie auf die Leser.)
Wir können über die Reflexionstechnologie auf das String-Objekt zugreifen und Erhalten Sie den Zeiger des Wertearrays:

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

Das Ändern des Werts dieses Wertearrays kann den Wert aller String-Objekte ändern, die den Arrayzeiger enthalten, also die Werte ​​von Test1 und Test2 haben sich geändert. Da es sich bei Test3 jedoch um ein neues String-Objekt handelt, das von der Methode substring() erstellt wurde, wurde sein Wert nicht geändert.