String 不可变性与字符串常量池
String 对象创建后，字符序列不会再改变。不可变性让字符串可以安全共享，也让字符串常量池能够复用内容相同的字面量；需要持续拼接时，则应使用可变的构建器。
1. String 对象为什么不可变
String 提供的操作不会修改原对象，而是返回结果字符串：
String original = "Coding";
String result = original.concat(" 101");
System.out.println(original); // Coding
System.out.println(result); // Coding 101
original 变量仍然指向内容为 "Coding" 的对象。concat 的结果需要由调用方接收，否则结果会被丢弃。
不可变性由完整的类设计保证，不能只归因于某一个 final 字段：
String类不能被继承，子类无法改变它的语义。- 内部字符表示不向调用方直接暴露。
- 公开 API 不提供修改已有字符序列的方法。
- 构造方法会保护内部表示，不让外部可变数组反向修改字符串。
实现细节可以随 JDK 版本调整，例如内部存储不必永远是 char[]。对使用者稳定的契约是字符串值创建后保持不变。
1.1 不可变性带来的结果
同一个 String 对象可以被多个对象和线程共享，调用方不需要担心另一处代码修改它的内容。字符串还能稳定地作为 HashMap 的键，因为参与 equals 和 hashCode 的字符序列不会变化。
代价也很直接：每次产生不同内容，都需要得到另一个字符串。一次短表达式通常不成问题，在循环中反复拼接大量内容则可能产生不必要的中间结果。
2. 字符串字面量与常量池
Java 会驻留字符串字面量。内容相同的字面量引用同一个规范字符串对象：
String first = "Java";
String second = "Java";
System.out.println(first == second); // true
System.out.println(first.equals(second)); // true
这里的 == 为 true，是字面量驻留产生的对象身份结果。业务代码判断字符串内容时仍然应使用 equals，因为字符串也可能在运行时创建：
String created = new String("Java");
System.out.println(first == created); // false
System.out.println(first.equals(created)); // true
new String(...) 明确创建了一个新的 String 对象。表达式中涉及的字面量是否早已加载，取决于类和运行时状态，因此不应把“这行代码总共创建几个对象”当作脱离上下文的固定数字。
2.1 编译期常量会被折叠
由字符串字面量和常量表达式组成的拼接，可以在编译阶段得到结果：
String first = "Coding" + " 101";
String second = "Coding 101";
System.out.println(first == second); // true
如果表达式包含运行时变量，结果通常在运行时计算：
String prefix = "Coding";
String first = prefix + " 101";
String second = "Coding 101";
System.out.println(first == second); // false
System.out.println(first.equals(second)); // true
不要根据常量池行为选择 ==。两段代码的内容判断都应写成 equals。
2.2 intern() 返回规范表示
String.intern() 会返回内容相同字符串的规范表示：
String created = new String("Java");
String canonical = created.intern();
System.out.println(canonical == "Java"); // true
intern() 适合内容重复度高、生命周期明确，并且经过测量确认能够节省内存的场景。对任意外部输入无条件驻留，可能让大量字符串长期保留。普通业务代码通常不需要主动调用它。
3. StringBuilder 与 StringBuffer
StringBuilder 和 StringBuffer 保存可变字符序列，append 等操作修改当前对象并返回自身：
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("Coding");
builder.append(' ');
builder.append(101);
String result = builder.toString();
两者的主要差异是同步策略：
| 类型 | 内容是否可变 | 同步策略 | 常见用途 |
|---|---|---|---|
String | 否 | 不需要为内容变化加锁 | 保存和传递最终文本 |
StringBuilder | 是 | 不提供同步保证 | 方法内部或单线程构建文本 |
StringBuffer | 是 | 主要公开操作带同步 | 多线程共享同一个可变缓冲区 |
绝大多数字符串构建器都只存在于一个方法内部，不会在线程间共享，此时使用 StringBuilder 更直接。
StringBuffer 的单个方法具有同步保护，不代表多步组合自动具备原子性。例如“先判断长度，再追加内容”包含两次调用，如果整体必须不可分割，仍然需要在更高层定义同步边界。很多场景也可以避免共享构建器，让每个线程独立构建结果。
4. 字符串拼接怎样选择
少量、直观的一次性拼接可以直接使用 +：
String message = "order " + orderId + " created";
Java 规范允许编译器选择具体的拼接实现，现代 JDK 不应简单概括为“所有 + 都会翻译成 StringBuilder”。对调用方重要的是表达式结果，不要依赖某个编译器版本的字节码形态。
循环或逐步构建较长文本时，显式复用一个 StringBuilder：
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (String item : items) {
if (!result.isEmpty()) {
result.append(',');
}
result.append(item);
}
return result.toString();
如果目标只是用固定分隔符连接现有字符串，String.join 或 Collectors.joining 通常比手写循环更清楚。只有性能真的重要时，再用基准测试验证容量预估和构建方式。
5. 常见问题
5.1 String 被 final 修饰，所以一定不可变吗
final 类只能阻止继承，不能自动保证对象内部状态不变。String 的不可变性还依赖私有内部表示、不暴露可变引用，以及所有公开操作都不修改已有字符序列。
5.2 final String 与不可变字符串有什么区别
final String name = "Java";
这里的 final 限制变量 name 不能重新赋值。即使变量不声明为 final，它指向的 String 对象仍然不可变。变量能否重新指向别处，与对象内容能否修改是两件事。
5.3 StringBuilder 一定比 + 快吗
不能脱离上下文判断。单个表达式的 + 可读性更好，编译器也会优化常量和运行时拼接。循环中重复执行 result = result + item 会不断产生新结果，复用 StringBuilder 通常更合适。最终差异还取决于 JDK、数据量和调用方式。
5.4 String.length() 返回字符数量吗
它返回 UTF-16 代码单元数量。部分 Unicode 字符由一对代理项表示，会占用两个位置。需要按 Unicode 码点处理时，使用 codePoints()、codePointCount() 等 API，而不是假设一个 char 就对应一个用户看到的字符。
6. 面试题
6.1 String、StringBuilder 和 StringBuffer 有什么区别
出现公司：字节跳动、蚂蚁金服、中兴
考察重点
- 不可变字符串与可变字符序列的差异。
StringBuffer的同步保证覆盖到什么粒度。- 一次性拼接、循环构建和共享缓冲区分别怎样选择。
相关内容：第 1 节“String 对象为什么不可变”、第 3 节“StringBuilder 与 StringBuffer”、第 4 节“字符串拼接怎样选择”。
参考回答
String 表示不可变字符序列，所有产生不同内容的操作都会返回另一个字符串，因此适合保存和共享最终文本。StringBuilder 和 StringBuffer 是可变字符序列，连续 append 可以复用同一个构建器。
StringBuilder 不提供同步保证，适合方法内部等不共享场景。StringBuffer 的主要操作带同步，但多个方法组合仍不自动成为一个原子操作。少量拼接可以直接使用 +，循环中持续构建文本通常使用一个 StringBuilder。
6.2 字符串常量池解决了什么问题
出现公司：华为、网易互娱
考察重点
- 字符串字面量为什么能够共享。
==与equals在字符串比较中的含义。new String(...)、编译期常量和intern()的差异。
相关内容：第 2 节“字符串字面量与常量池”。
参考回答
Java 会驻留字符串字面量，让内容相同的字面量复用同一个规范字符串对象。因为 String 不可变，共享对象不会被任意调用方改坏。
new String(...) 会明确创建新对象，所以即使内容相同，也不保证与池中的对象引用相等。intern() 可以取得内容对应的规范表示。常量池会影响对象身份，但业务代码比较字符串内容仍然应使用 equals。