Saiten sind in vielen Programmiersprachen wie Java, Python, JavaScript (normalerweise) und C# aus verschiedenen Gründen, in erster Linie mit Leistung, Sicherheit und Vereinfachung der Parallelität, unveränderlich. Hier ist eine Aufschlüsselung der wichtigsten Vorteile:
1. Leistung und Speichereffizienz:
* Caching und Abitur: Unveränderliche Saiten können sicher zwischengespeichert werden. Viele Sprachen verwenden eine Technik namens "String Pomming", wobei nur eine Kopie einer Zeichenfolge mit einem bestimmten Wert im Speicher gespeichert wird. Wenn Sie eine neue Zeichenfolge mit dem gleichen Wert wie eine vorhandene internierte Zeichenfolge erstellen, weist die Sprache einfach auf die vorhandene Zeichenfolge im Speicher an, anstatt einen neuen Speicher zuzuweisen. Dies reduziert den Speicherverbrauch dramatisch, insbesondere wenn es sich um viele wiederholte Saiten handelt. Veränderliche Zeichenfolgen können nicht sicher interniert werden, da sich ihr Wert ändern könnte und die Freigabe brechen kann.
* optimierte String -Operationen: Da sich die String garantiert nicht ändert, können Compiler und Laufzeitumgebungen Optimierungen für String -Vorgänge vornehmen. Sie können unnötige Kopier- oder Defensivprogramme vermeiden. Wenn eine Funktion beispielsweise eine Zeichenfolge als Eingabe empfängt, muss sie keine Kopie der Zeichenfolge erstellen, um vor der Änderung zu schützen, da sich die ursprüngliche Zeichenfolge nicht ändert.
* Hashing: Unbefristete Saiten können ihre Hash -Codes einmal berechnen und gespeichert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn sie als Schlüssel in Hash -Tabellen (Wörterbücher) verwendet werden. Der Hash -Code muss nicht neu berechnet werden, wenn die Zeichenfolge unveränderlich ist, was zu schnelleren Lookups führt.
2. Sicherheit:
* verhindert eine unbeabsichtigte Änderung: Die Unveränderlichkeit verhindert eine zufällige oder böswillige Änderung von Zeichenfolgen, die als Argumente an Funktionen übergeben oder in Datenstrukturen gespeichert sind. Dies ist besonders wichtig in sicherheitsempfindlichen Kontexten. Zum Beispiel:
* Wenn eine Zeichenfolge, die einen Benutzernamen darstellt, an eine Authentifizierungsfunktion übergeben wird, stellt die Unveränderlichkeit sicher, dass der Benutzername während des Authentifizierungsprozesses nicht geändert werden kann.
* Wenn eine Zeichenfolge als Dateiname verwendet wird, verhindert die Unveränderlichkeit, dass sie nach Öffnung der Datei in einen anderen, potenziell schädlichen Dateinamen geändert wird.
* reduziert Fehler: Unveränderlichkeit beseitigt eine ganze Klasse von Fehlern, die sich mit unbeabsichtigten Nebenwirkungen im Zusammenhang mit Nebenwirkungen beziehen. Es ist viel einfacher, über Code zu argumentieren, wenn Sie wissen, dass ein String -Wert durch diese Funktion nicht geändert wird.
3. Parallelität und Gewindesicherheit:
* vereinfacht die gleichzeitige Programmierung: Unveränderliche Objekte sind von Natur aus fadensicher. Mehrere Threads können auf dieselbe unveränderliche Zeichenfolge zugreifen und sie verwenden, ohne dass Sperren oder Synchronisation erforderlich ist. Dies vereinfacht die gleichzeitige Programmierung erheblich, da Sie sich keine Sorgen um Rennbedingungen oder Datenversorgung machen müssen, wenn mehrere Threads auf die Zeichenfolge zugreifen. Dies ist für moderne Anwendungen von entscheidender Bedeutung, die häufig Multi-Threading zur Leistung verwenden.
4. Einfachheit und Vorhersehbarkeit:
* Einfacher zu argumentieren über Code: Unveränderliche Datenstrukturen erleichtern das Verständnis und das Debuggen, da Sie sicher sein können, dass sich ihr Zustand nicht unerwartet ändert. Dies erleichtert es, den Datenfluss in Ihrem Programm zu begründen und potenzielle Probleme zu identifizieren.
Beispiel (veranschaulichend):
Stellen Sie sich eine Sprache vor, in der Saiten veränderlich waren.
`` `Python
Def modify_string (s):
s [0] ='x' # Versuch, die Zeichenfolge zu ändern (in Python nicht erlaubt)
my_string ="Hallo"
modify_string (my_string)
print (my_string) # Was würde passieren?
`` `
Wenn Zeichenfolgen veränderlich wären, könnte die Funktion `modify_string` möglicherweise die ursprüngliche` my_string` -Variable ändern. Dies würde es schwierig machen, das Verhalten des Programms vorherzusagen. Mit der Unveränderlichkeit müsste die Funktion wahrscheinlich ein * neues * String -Objekt mit der Änderung erstellen und das Original unberührt lassen.
Alternativen und Kompromisse:
Während Unveränderlichkeit viele Vorteile bietet, gibt es auch Situationen, in denen veränderliche Saiten bequemer erscheinen können (z. B. inkrementell eine lange Saite aufbauen). Die Vorteile der Unveränderlichkeit überwiegen jedoch im Allgemeinen die möglichen Unannehmlichkeiten. Wenn Sie inkrementell eine Zeichenfolge erstellen müssen, verwenden Sie normalerweise einen `StringBuilder` (in Java und C#) oder eine Liste von Zeichenfolgen (in Python), die * mutable * und für die String -Verkettung optimiert sind. Sie konvertieren das Ergebnis dann in eine unveränderliche Zeichenfolge, wenn Sie fertig sind.
Zusammenfassend:
Die Unveränderlichkeit von String ist eine Designauswahl, die Leistung, Sicherheit, Gewindesicherheit und Vorhersehbarkeit priorisiert. Während es möglicherweise leicht unterschiedliche Ansätze für bestimmte String -Manipulationsaufgaben erfordern, sind die Gesamtvorteile hinsichtlich der Codequalität und -zuverlässigkeit erheblich.
