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String为什么设计为不可变的
String有长度限制吗
为什么JDK9将String的char[]改为byte[]
泛型中K,T,V,E,Object,?等都代表什么含义
怎么修改一个类中使用了private修饰的String类型…想看Java基础扫盲一的可以观看我的上篇文章Java基础扫盲
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String为什么设计为不可变的
String有长度限制吗
为什么JDK9将String的char[]改为byte[]
泛型中K,T,V,E,Object,?等都代表什么含义
怎么修改一个类中使用了private修饰的String类型的变量
1. 使用 Setter 方法
2. 使用反射 String为什么设计为不可变的
关于String为什么设计为不可变的可以从缓存、安全性、线程安全和性能等角度出发的。
缓存
字符串是使用最广泛的数据结构。大量的字符串的创建是非常耗费资源的所以Java提供了对字符串的缓存功能可以大大的节省堆空间。
JVM中专门开辟了一部分空间来存储Java字符串那就是字符串池。
通过字符串池两个内容相同的字符串变量可以从池中指向同一个字符串对象从而节省了关键的内存资源
String s abcd;
String s2 s;
对于这个例子s和s2都表示abcd所以他们会指向字符串池中的同一个字符串对象 但是之所以可以这么做主要是因为字符串的不变性如果字符串是可变的我们一旦修改了s的内容那必然导致s2的内容也被动的改变了。
hashcode缓存
由于字符串对象被广泛地用作数据结构它们也被广泛地用于哈希实现如HashMap、HashTable、HashSet等。在对这些散列实现进行操作时经常调用hashCode()方法。
不可变性保证了字符串的值不会改变。因此hashCode()方法在String类中被重写以方便缓存这样在第一次hashCode()调用期间计算和缓存散列并从那时起返回相同的值。
安全性
字符串在Java应用程序中广泛用于存储敏感信息如用户名、密码、连接url、网络连接等。JVM类加载器在加载类的时也广泛地使用它。
因此保护String类对于提升整个应用程序的安全性至关重要。
当我们在程序中传递一个字符串的时候如果这个字符串的内容是不可变的那么我们就可以相信这个字符串中的内容。
但是如果是可变的那么这个字符串内容就可能随时都被修改。那么这个字符串内容就完全不可信了。这样整个系统就没有安全性可言了。
线程安全性
不可变会自动使字符串成为线程安全的因为当从多个线程访问它们时它们不会被更改。
因此一般来说不可变对象可以在同时运行的多个线程之间共享。它们也是线程安全的因为如果线程更改了值那么将在字符串池中创建一个新的字符串而不是修改相同的值。因此字符串对于多线程来说是安全的。
性能
字符串池、hashcode缓存等都是提升性能的体现。
因为字符串不可变所以可以用字符串池缓存可以大大节省堆内存。而且还可以提前对hashcode进行缓存更加高效
由于字符串是应用最广泛的数据结构提高字符串的性能对提高整个应用程序的总体性能有相当大的影响。
String有长度限制吗
String时有长度限制的编译期和运行期不一样。
编译期需要用CONSTANT_Utf8_info 结构用于表示字符串常量的值而这个结构是有长度限制他的限制是65535。
运行期String的length参数是Int类型的那么也就是说String定义的时候最大支持的长度就是int的最大范围值。根据Integer类的定义java.lang.Integer#MAX_VALUE的最大值是2^31 - 1;
常量池限制
javac是将Java文件编译成class文件的一个命令那么在Class文件生成过程中就需要遵守一定的格式。
根据《Java虚拟机规范》中常量池的定义CONSTANT_String_info 用于表示 java.lang.String 类型的常量对象格式如下
CONSTANT_String_info {u1 tag;u2 string_index;
}
其中string_index 项的值必须是对常量池的有效索引 常量池在该索引处的项必须是 CONSTANT_Utf8_info 结构表示一组 Unicode 码点序列这组 Unicode 码点序列最终会被初始化为一个 String 对象。CONSTANT_Utf8_info 结构用于表示字符串常量的值
CONSTANT_Utf8_info {u1 tag;u2 length;u1 bytes[length];
}
其中length则指明了 bytes[]数组的长度其类型为u2u2表示两个字节的无符号数那么1个字节有8位2个字节就有16位。16位无符号数可表示的最大值位2^16 - 1 65535。也就是说Class文件中常量池的格式规定了其字符串常量的长度不能超过65535。
private void checkStringConstant(DiagnosticPosition var1, Object var2) {if (this.nerrs 0 var2 ! null var2 instanceof String ((String)var2).length() 65535) {this.log.error(var1, limit.string, new Object[0]);this.nerrs;}
}
代码中可以看出当参数类型为String并且长度大于等于65535的时候就会导致编译失败。
运行期限制
上面提到的这种String长度的限制是编译期的限制也就是使用String s “”;这种字面值方式定义的时候才会有的限制。String类中有很多重载的构造函数其中有几个是支持用户传入length来执行长度的
public String(byte bytes[], int offset, int length)
这里面的参数length是使用int类型定义的那么也就是说String定义的时候最大支持的长度就是int的最大范围值。根据Integer类的定义java.lang.Integer#MAX_VALUE的最大值是2^31 - 1;这个值约等于4G在运行期如果String的长度超过这个范围就可能会抛出异常。(在jdk 1.9之前。int 是一个 32 位变量类型取正数部分来算的话他们最长可以有
2^31-1 2147483647 个 16-bit Unicodecharacter2147483647 * 16 34359738352 位
34359738352 / 8 4294967294 (Byte)
4294967294 / 1024 4194303.998046875 (KB)
4194303.998046875 / 1024 4095.9999980926513671875 (MB)
4095.9999980926513671875 / 1024 3.99999999813735485076904296875 (GB)
大约有4GB左右。
为什么JDK9将String的char[]改为byte[]
在Java 9之前字符串内部是由字符数组char[] 来表示的。
/** The value is used for character storage. */private final char value[];
由于Java内部使用UTF-16每个char占据两个字节即使某些字符可以用一个字节LATIN-1表示但是也仍然会占用两个字节。所以JDK 9就对他做了优化。 Latin1又称ISO 8859-1是一种字符编码格式用于表示西欧语言包括英语、法语、德语、西班牙语、葡萄牙语、意大利语等。它由国际标准化组织ISO定义并涵盖了包括ASCII在内的128个字符。 Latin1编码使用单字节编码方案也就是说每个字符只占用一个字节其中第一位固定为0后面的七位可以表示128个字符。这样Latin1编码可以很方便地与ASCII兼容。 这就是Java 9引入了Compact String的概念每当我们创建一个字符串时如果它的所有字符都可以用单个字节Latin-1表示那么将会在内部使用字节数组来保存一半所需的空间但是如果有一个字符需要超过8位来表示Java将继续使用UTF-16与字符数组。
泛型中K,T,V,E,Object,?等都代表什么含义
E – Element (在集合中使用因为集合中存放的是元素) T – TypeJava 类 K – Key键 V – Value值 N – Number数值类型 – 表示不确定的java类型无限制通配符类型 S、U、V – 这几个有时候也有这些字母本身没有特定的含义它们只是代表某种未指定的类型。一般认为和T差不多。 Object – 是所有类的根类任何类的对象都可以设置给该Object引用变量使用的时候可能需要类型强制转换但是用使用了泛型T、E等这些标识符后在实际用之前类型就已经确定了不需要再进行类型强制转换。
示例1使用T作为泛型类型参数表示任何类型
// 示例1使用T作为泛型类型参数表示任何类型
public class MyGenericClassT {private T myField;public MyGenericClass(T myField) {this.myField myField;}public T getMyField() {return myField;}
}
示例2使用K、V作为泛型类型参数表示键值对中的键和值的类型
// 示例2使用K、V作为泛型类型参数表示键值对中的键和值的类型
public class MyMapK, V {private ListEntryK, V entries;public MyMap() {entries new ArrayList();}public void put(K key, V value) {EntryK, V entry new Entry(key, value);entries.add(entry);}public V get(K key) {for (EntryK, V entry : entries) {if (entry.getKey().equals(key)) {return entry.getValue();}}return null;}private class EntryK, V {private K key;private V value;public Entry(K key, V value) {this.key key;this.value value;}public K getKey() {return key;}public V getValue() {return value;}}
}
示例3使用E作为泛型类型参数表示集合中的元素类型
// 示例3使用E作为泛型类型参数表示集合中的元素类型
public class MyListE {private ListE elements;public MyList() {elements new ArrayList();}public void add(E element) {elements.add(element);}public E get(int index) {return elements.get(index);}
}
示例4使用Object作为泛型类型参数表示可以接受任何类型
// 示例4使用Object作为泛型类型参数表示可以接受任何类型
public class MyGenericClass {private Object myField;public MyGenericClass(Object myField) {this.myField myField;}public Object getMyField() {return myField;}
}
怎么修改一个类中使用了private修饰的String类型的变量
在Java中String 类型确实是不可变的。这意味着一旦一个 String 对象被创建其内容就不能被改变。任何看似修改了 String 值的操作实际上都是创建了一个新的 String 对象。
当然如果不考虑这个可不可变的问题新建一个也算改了的话。那么就有以下几种方式
1、在Java中private 访问修饰符限制了只有类本身可以访问和修改其成员变量。如果需要在类的外部修改一个 private 修饰的 String 参数通常有几种方法
1. 使用 Setter 方法
这是最常用且最符合对象导向设计原则的方法。在类内部提供一个公开的 setter 方法来修改 private 变量的值。
public class MyClass {private String myString;public void setMyString(String value) {this.myString value;}
}// 使用
MyClass obj new MyClass();
obj.setMyString(new value);
2. 使用反射
如果没有 setter 方法可用可以使用反射。这种方法可以突破正常的访问控制规则但应谨慎使用因为它破坏了封装性增加了代码的复杂性和出错的可能性。并且性能并不好。
import java.lang.reflect.Field;public class MyClass {private String myString initial value;
}// 使用反射修改
MyClass obj new MyClass();
try {Field field MyClass.class.getDeclaredField(myString);field.setAccessible(true); // 使得private字段可访问field.set(obj, new value);
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {e.printStackTrace();
}
