String为什么要设计成不可变的

不可变的实现

1. 从底层实现来看：String类的底层是使用char[](jdk8及之前)、byte[]数组(jdk9)，无论是字符数组还是字节数组，其声明的时候都是使用private final来修饰的，并且String 类没有提供修改底层数组的方法。
2. 从类的声明来看：String类的声明中也使用了final来修饰，导致其不能被继承，进而避免了子类破坏的String 不可变。
3. 不可变性的体现：
   1. 当对字符串变量重新赋值时，需要重新指定一个字符串常量的位置进行赋值，不能在原有的位置修改
   2. 当对现有的字符串进行拼接操作时，需要重新开辟空间保存拼接以后的字符串，不能在原有的位置修改
   3. 当调用字符串的replace()替换现有的某个字符时，需要重新开辟空间保存修改以后的字符串，不能在原有的位置修改

为什么要这么设计？

1. 缓存与性能优化：通过利用字符串常量池技术，多个引用指向内容相等的字符串实例可实现资源共享，有效优化内存使用效率。
2. 安全性增强：在参数传递环节，采用直接操作字符串副本的方式，确保了源字符串的完整性和原始性不受外界操作干扰，增强了数据的安全属性。
3. 线程安全特性：字符串的不可变性质自然而然地赋予了其线程安全的属性。在多线程环境下，由于字符串值不可被修改，消除了数据竞争的风险，确保了并发访问的一致性与安全性。
4. 哈希码缓存优势：得益于不可变性，字符串的哈希值一经计算便恒定不变，这促进了哈希码的高效缓存。在诸如HashMap、HashSet等集合框架中，频繁调用hashCode方法时，预先计算并缓存的哈希值能显著提升系统性能。