为什么只有字符串是不可变的，而不是其他数据类型

Question

我总是想知道什么时候可变性。为什么.net设计人员只开发了stringbuilder类来实现字符串类&的可变性而不是intbuilder for int考虑到int &字符串的实现方式完全相同，不管其数据类型如何。

Answer 1

许多其他语言提供字符串类似的设计：与Java StringBuffer和StringBuilder，斯卡拉与StringBuilder，Python来MutableString though there are other, beter solutions in Python。在C++中，字符串是可变的，所以不需要构建器。

之所以字符串建设者存在是：

1. 许多语言定义字符串为不可变的（任何更改都需要在内存中一个新的对象）
2. 字符串往往要大，比整数更大
3. [1]和[2]组合原因低效

为什么助洗剂不对于int存在的原因：

1. 它是由本身简单的数据结构
2. 大多数CPU已经优化的指令来处理简单的数字（添加，带走等）
3. 大多数CPU将有效地处理[2]仅在一个指令或几个周期，通过寄存器或快速的CPU缓存
4. [2]和[3]结合消除对优化需要
5. 这里有一点需要变异int类型本身，但是，如果你需要，你可以使用BitConverter或binary shift operations

Answer 2

StringBuilder被添加为performance reasons，特定于字符串。 intbuider没有意义，因为int是一个简单的类型：可变的int将没有意义。正如它在another answer中解释：

Answer 3

我认为你没有考虑的是如何在现代 计算机工作的内存。

当你问操作系统给你更多的内存来存储数据（如 字符串），其空间可以在内存地址空间的任何地方......

所以，让我们假设你问的OS存储一个10个字符的字符串（10 * 2个字节= 20个字节），所以你有你的20个字节，并把你的 字符串数据放在那里。

现在的程序员认为，让我们把另一个字符在 是10个字符的字符串的结束......所以你问另外2个字节的OS（一 单个字符），但发现这两个额外的字节位于 内存中的一些通用和随机位置....问题;你不能只是 在一个地方有10个字符，另外1个在另一个地方...所以到 解决这个问题每次你增加一个字符串的大小字符串是 销毁然后总长度是从内存池请求。

基本也是这样，它只是透明的。你的字符串是 被破坏，你只是没有基本的内存指针，所以不要 的通知。

这里是一个比喻来帮助（我能想到的最好的）。

你和一些朋友去TicketMaster网站尝试购买最新演唱会的门票5 ;你的座位编号为523,524, 525,526和527.然后你的另一位朋友建议他们想要 也来...所以你再次去TicketMaster网站 希望你可以购买座位528或522，所以你可以坐在旁边一个 另一个......但该网站不会让你选择你想坐的位置。

这让你两个选择。要么取消你所有的朋友的座位 并重新预订所有六个人或在最后一个人的座位上座位...但是，如果你坐在他们的其他地方，你可能无法在他们之后找到他们 ...因此，你决定选择第一个选项并取消并重新预订 的全部号码。

从我发布在OP的问题下的链接。

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编辑：

http://www.programcreek.com/2013/04/why-string-is-immutable-in-java/解释究竟为什么字符串是不可变的。这包括：

• 要求在字符串池：

字符串池（字符串实习生池）是在方法区一个特殊的存储区域。当创建字符串时，如果该字符串已经存在于池中，则将返回现有字符串的引用，而不是创建新对象并返回其引用。

• 缓存Hashcode方法：

字符串的哈希码在Java中经常使用。例如，在一个HashMap中。不可变的保证hashcode始终是相同的，所以它可以兑现而不用担心变化。这意味着，每次使用时都不需要计算哈希码。这样更有效率。

• 促进其他对象的使用：

为了使这个具体的，可以考虑下面的程序：

HashSet<String> set = new HashSet<String>(); 
set.add(new String("a")); 
set.add(new String("b")); 
set.add(new String("c")); 

for(String a: set) 
a.value = "a"; 

在这个例子中，如果字符串是可变的，它的值可以被改变，这会违反set的设计（set包含不重复的元素）。这个例子是为简单起见而设计的，在真正的String类中没有值字段。

• 安全性：

字符串被广泛地用作参数对于许多java类，例如网络连接，打开文件等。如果字符串不是不可变的，则连接或文件将被更改并导致严重的安全威胁。该方法认为它连接到一台机器，但没有。可变字符串也可能导致反射中的安全问题，因为参数是字符串。

• 不可变对象是天然线程安全

由于不可改变的对象不能被改变，它们可以在多个线程之间自由共享。这消除了做同步的要求。

总之，为了提高效率和安全性，String被设计为不可变的。这也是为什么不可变类通常是首选的原因。

我也只想澄清一下，这个答案可以参考多种编程语言。

Answer 4

为了帮助您理解为什么没有IntBuilder（LongBuilder,DecimalBuilder等）考虑如果要设计它们，您将对这些类进行什么操作。关于一个数字几乎不需要“构建”：与可以追加，插入和删除的字符串不同，数字只能用新数字替换。

注意，即使在情况下，当新的值是基于旧值（比方说，在Add或假想的IntBuilder一个Multiply方法），它本质上是一个更换操作，因为IntBuilder能够保存单个值。因此，您的IntBuilder最终会看起来像这样：

class IntBuilder { 
    public int Value { get; set; } 
} 

这就是你需要有一个可变Int32。也许一组好的ToString,Equals和GetHashCode覆盖也是有用的;也许，一些转换运营商让你把IntBuilder作为int在某些情况下也会派上用场。但是在上面的实现中捕获了这个类的本质：所有其他的“构建”操作都可以在IntBuilder上以Value的分配来建模。但是，这很难说是有用的，因为两个原因：

• 您可以使用原始的int用于突变的单一方法的范围内的整数，
• 您可以通过引用传递原始int如果你一定要实现其他方法的突变。

Answer 5

（这个问题肯定是重复的，但我不能找到什么。）

你是问错了问题，我们都期望最大的价值类型为不可变的，并期望所有基本类型成为价值类型。然而，string是一个基本类型，它是一个引用类型。

请参阅“In C#, why is String a reference type that behaves like a value type?”，“Is string a value type or a reference type？”和“Why is string a reference type?”针对C＃deign团队试图解决的问题。

（大多数编程语言很难适应串入式系统。）

Answer 6

每次生成的字符串创建堆一个新的实例，与诠释平时操作都在栈上完成

// increment int in loop 
int c = 10; 
for (int i = 0; i < 100; ++i) 
{ 
    c += 5; 
} 
Console.WriteLine("c: {0}", c); 

c是在栈上的变量，增量将替换值，而无需使用额外的内存。

相反：

// concat string in loop 
string acc = ""; 
for (int i = 0; i < 100; ++i) 
{ 
    acc += "A"; 
} 
Console.WriteLine("acc: {0}", acc); 

这将创造1（string acc = "";）+ 100（acc += "A";）=上堆101新的对象，每个 与（"A"，"AA"，"AAA"等）中使用多个存储器将更多的压力在GC上，因为除了最后一个以外的所有这些实例都被收集。当字符串很长时，这会成为一个性能问题。

随着：

// concat string with StringBuilder 
var sb = new StringBuilder(); 
for (int i = 0; i < 100; ++i) 
{ 
    sb.Append("A"); 
} 
Console.WriteLine("sb: {0}", sb.ToString()); 

只有两个对象被创建（StringBuilder的和sb.ToString()）和内部非托管存储器用于追加，而不需要建立新的中间串。只有sb.ToString()内部unmanged字符串被复制到堆上的不可变字符串。

演示：https://dotnetfiddle.net/plteCr