深入理解Java：为什么String类要用final修饰？

在Java的日常开发中，String绝对是我们使用频率最高的类，没有之一。如果你去翻看JDK的源码，你会发现String类是被final关键字修饰的：

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public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    // ...
}

不仅类本身是final的，在JDK 8及之前，它内部存储字符的数组也是final的（private final char value[]；JDK 9之后改为了byte[]）。

那么，Java的设计者当年为什么要将如此常用的一个类设计成final的呢？这看似是一个简单的语法限制，背后却隐藏着极高的系统架构智慧。总结起来，主要有以下几个核心原因：

1. 保证系统的安全性（Security）

String被广泛用于Java程序的各个层面，特别是作为各种重要系统组件的参数。例如：

如果String不是final的，那就意味着我们可以随意写一个它的子类来重写它的方法。这会引发严重的安全漏洞。

想象一下这个场景：你写了一个方法去连接数据库，你需要校验传入的用户名是否合法。如果String可以被继承，黑客可以传入一个自定义的String子类实例。在你的安全校验逻辑执行时，它返回一个合法的值；但当校验通过，系统真正去建立连接时，这个子类的重写方法可能会返回另一个恶意的字符串。

将String声明为final，就彻底断绝了它被子类化（Subclassing）的可能性。这保证了无论你在哪里拿到一个String对象，它就是纯粹的String，它的行为是完全可预测的，不会有任何"狸猫换太子"的安全隐患。

在Java程序中，会产生极其大量的字符串对象。如果每次用到一个字符串都去堆内存里开辟一块新空间，那对内存和垃圾回收（GC）将是毁灭性的打击。

为了解决这个问题，JVM提供了一个字符串常量池（String Pool） 。当你创建一个字面量字符串（如 String s = "hello";）时，JVM会先去常量池中检查是否已经存在内容相同的字符串。如果存在，就直接返回该对象的引用；如果不存在，才会创建新对象并放入池中。

而字符串常量池能够运作的先决条件，就是String必须是不可变的（Immutable）。

如果String的内容可以被改变，那么多个变量指向常量池中的同一个字符串实例时，只要其中一个变量修改了字符串的内容，其他所有指向该对象的变量都会被迫发生改变，这就全乱套了。因此，final修饰保证了String的不可变性，从而让字符串常量池这种极其有效的内存优化手段得以安全实现。

在并发编程中，我们最头疼的就是多线程同时读写同一个共享资源时引发的数据不一致问题，通常我们需要使用各种锁（如synchronized、Lock）来进行同步，但这会带来性能损耗。

而String因为其不可变性（由final类和内部的final数组共同保证），它天生就是线程安全的。

当多个线程同时访问同一个String对象时，因为没有任何一个线程能改变这个对象的状态（内容），所以它们可以自由、肆意地共享这个字符串，完全不需要任何同步操作。这极大地简化了多线程环境下的编程，并提升了并发性能。

String是我们在使用哈希表（如HashMap、HashSet、ConcurrentHashMap）时最喜欢用的键（Key）类型。

这些集合的运作极其依赖于对象的hashCode()方法。如果把一个对象作为Key放入HashMap中，但之后这个对象的内容发生了改变，它的hashCode也会随之改变，这会导致我们在Map中永远无法再找到对应的Value，引发严重的Bug。

因为String是不可变的，它的hashCode在生命周期内永远不会发生改变。因此，String类内部在第一次计算hashCode后，就把这个值缓存（Cache）了起来：

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// String类内部缓存hashCode的变量
private int hash;

当你后续成百上千次调用这个字符串的hashCode()时，它不需要重新计算，而是直接返回缓存的值。这使得String作为HashMap的键时，查找和插入的速度极其之快。

从面向对象设计的角度来看，不是所有的类都需要被继承。

String代表的是一个极其基础的数据概念：一串字符。它的行为和属性已经非常明确且完整。如果允许开发者去继承并修改诸如length()、charAt()、substring()等核心基础方法的逻辑，会破坏Java核心API的语义和稳定性。

把它设为final，体现了Java设计者"把基础打牢"的哲学：基础构建块应该是不可动摇的，复杂的逻辑应该建立在这些坚固的基石之上，而不是去破坏基石本身。

String类被设计成final，并非一时兴起，而是一个牵一发而动全身的核心设计。它用看似简单的语法限制，换来了：

可以说，final修饰的String，是Java语言中性能与安全完美平衡的一部"神作"。