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<title>74 为什么 String 被设计为是不可变的？.md.html</title>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/00 由点及面，搭建你的 Java 并发知识网.md.html">00 由点及面，搭建你的 Java 并发知识网</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/01 为何说只有 1 种实现线程的方法？.md.html">01 为何说只有 1 种实现线程的方法？</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/02 如何正确停止线程？为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的？.md.html">02 如何正确停止线程？为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的？</a>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/03 线程是如何在 6 种状态之间转换的？.md.html">03 线程是如何在 6 种状态之间转换的？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项？.md.html">04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法？.md.html">05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/06 一共有哪 3 类线程安全问题？.md.html">06 一共有哪 3 类线程安全问题？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/07 哪些场景需要额外注意线程安全问题？.md.html">07 哪些场景需要额外注意线程安全问题？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/08 为什么多线程会带来性能问题？.md.html">08 为什么多线程会带来性能问题？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/09 使用线程池比手动创建线程好在哪里？.md.html">09 使用线程池比手动创建线程好在哪里？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/10 线程池的各个参数的含义？.md.html">10 线程池的各个参数的含义？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/11 线程池有哪 4 种拒绝策略？.md.html">11 线程池有哪 4 种拒绝策略？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/12 有哪 6 种常见的线程池？什么是 Java8 的 ForkJoinPool？.md.html">12 有哪 6 种常见的线程池？什么是 Java8 的 ForkJoinPool？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/13 线程池常用的阻塞队列有哪些？.md.html">13 线程池常用的阻塞队列有哪些？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/14 为什么不应该自动创建线程池？.md.html">14 为什么不应该自动创建线程池？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/15 合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？.md.html">15 合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/16 如何根据实际需要，定制自己的线程池？.md.html">16 如何根据实际需要，定制自己的线程池？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/17 如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？.md.html">17 如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/18 线程池实现“线程复用”的原理？.md.html">18 线程池实现“线程复用”的原理？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/19 你知道哪几种锁？分别有什么特点？.md.html">19 你知道哪几种锁？分别有什么特点？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/20 悲观锁和乐观锁的本质是什么？.md.html">20 悲观锁和乐观锁的本质是什么？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”？.md.html">21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣，如何选择？.md.html">22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣，如何选择？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？.md.html">23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/24 讲一讲公平锁和非公平锁，为什么要“非公平”？.md.html">24 讲一讲公平锁和非公平锁，为什么要“非公平”？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则？.md.html">25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/26 读锁应该插队吗？什么是读写锁的升降级？.md.html">26 读锁应该插队吗？什么是读写锁的升降级？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/27 什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？.md.html">27 什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/28 JVM 对锁进行了哪些优化？.md.html">28 JVM 对锁进行了哪些优化？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/29 HashMap 为什么是线程不安全的？.md.html">29 HashMap 为什么是线程不安全的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同？.md.html">30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树？.md.html">31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/32 同样是线程安全，ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别.md.html">32 同样是线程安全，ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点？.md.html">33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/34 什么是阻塞队列？.md.html">34 什么是阻塞队列？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/35 阻塞队列包含哪些常用的方法？add、offer、put 等方法的区别？.md.html">35 阻塞队列包含哪些常用的方法？add、offer、put 等方法的区别？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/36 有哪几种常见的阻塞队列？.md.html">36 有哪几种常见的阻塞队列？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么？.md.html">37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/38 如何选择适合自己的阻塞队列？.md.html">38 如何选择适合自己的阻塞队列？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的？.md.html">39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/40 AtomicInteger 在高并发下性能不好，如何解决？为什么？.md.html">40 AtomicInteger 在高并发下性能不好，如何解决？为什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/41 原子类和 volatile 有什么异同？.md.html">41 原子类和 volatile 有什么异同？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点？.md.html">42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别？.md.html">43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中？.md.html">44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗？.md.html">45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的？.md.html">46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？.md.html">47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/48 Callable 和 Runnable 的不同？.md.html">48 Callable 和 Runnable 的不同？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/49 Future 的主要功能是什么？.md.html">49 Future 的主要功能是什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/50 使用 Future 有哪些注意点？Future 产生新的线程了吗？.md.html">50 使用 Future 有哪些注意点？Future 产生新的线程了吗？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题？.md.html">51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗？.md.html">52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的？.md.html">53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同？.md.html">54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系？.md.html">55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/56 讲一讲什么是 Java 内存模型？.md.html">56 讲一讲什么是 Java 内存模型？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/57 什么是指令重排序？为什么要重排序？.md.html">57 什么是指令重排序？为什么要重排序？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/58 Java 中的原子操作有哪些注意事项？.md.html">58 Java 中的原子操作有哪些注意事项？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/59 什么是“内存可见性”问题？.md.html">59 什么是“内存可见性”问题？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/60 主内存和工作内存的关系？.md.html">60 主内存和工作内存的关系？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/61 什么是 happens-before 规则？.md.html">61 什么是 happens-before 规则？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/62 volatile 的作用是什么？与 synchronized 有什么异同？.md.html">62 volatile 的作用是什么？与 synchronized 有什么异同？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile？.md.html">63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/64 你知道什么是 CAS 吗？.md.html">64 你知道什么是 CAS 吗？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/65 CAS 和乐观锁的关系，什么时候会用到 CAS？.md.html">65 CAS 和乐观锁的关系，什么时候会用到 CAS？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/66 CAS 有什么缺点？.md.html">66 CAS 有什么缺点？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/67 如何写一个必然死锁的例子？.md.html">67 如何写一个必然死锁的例子？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/68 发生死锁必须满足哪 4 个条件？.md.html">68 发生死锁必须满足哪 4 个条件？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/69 如何用命令行和代码定位死锁？.md.html">69 如何用命令行和代码定位死锁？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/70 有哪些解决死锁问题的策略？.md.html">70 有哪些解决死锁问题的策略？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/71 讲一讲经典的哲学家就餐问题.md.html">71 讲一讲经典的哲学家就餐问题</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/72 final 的三种用法是什么？.md.html">72 final 的三种用法是什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”？.md.html">73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”？</a>
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</li>
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<li>
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<a class="current-tab" href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/74 为什么 String 被设计为是不可变的？.md.html">74 为什么 String 被设计为是不可变的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/75 为什么需要 AQS？AQS 的作用和重要性是什么？.md.html">75 为什么需要 AQS？AQS 的作用和重要性是什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/76 AQS 的内部原理是什么样的？.md.html">76 AQS 的内部原理是什么样的？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？.md.html">77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html">78 一份独家的 Java 并发工具图谱</a>
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</li>
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<div><h1>74 为什么 String 被设计为是不可变的？</h1>
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||
<p>本课时我们主要讲解为什么 String 被设计为是不可变的？这样设计有什么好处？</p>
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<h3>String 是不可变的</h3>
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<p>我们先来介绍一下“String 是不可变的”这件事。在 Java 中，<strong>字符串是一个常量</strong>，我们一旦创建了一个 String 对象，就无法改变它的值，它的内容也就不可能发生变化（不考虑反射这种特殊行为）。</p>
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<p>举个例子，比如我们给字符串 s 赋值为“lagou”，然后再尝试给它赋一个新值，正如下面这段代码所示：</p>
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<pre><code class="language-java">String s = "lagou";
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s = "la";
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</code></pre>
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<p>看上去好像是改变了字符串的值，但其背后实际上是新建了一个新的字符串“la”，并且把 s 的引用指向这个新创建出来的字符串“la”，原来的字符串对象“lagou”保持不变。</p>
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<p>同样，如果我们调用 String 的 subString() 或 replace() 等方法，同时把 s 的引用指向这个新创建出来的字符串，这样都没有改变原有字符串对象的内容，因为这些方法只不过是<strong>建了一个新的字符串而已</strong>。例如下面这个例子：</p>
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<pre><code class="language-java">String lagou = "lagou";
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lagou = lagou.subString(0, 4);
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</code></pre>
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<p>代码中，利用 lagou.subString(0, 4) 会建立一个新的字符串“lago”这四个字母，比原来少了一个字母，但是这并不会影响到原有的“lagou”这个五个字母的字符串，也就是说，现在内存中<strong>同时存在“lagou”和“lago”这两个对象</strong>。</p>
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<p>那这背后是什么原因呢？我们来看下 String 类的部分重要源码：</p>
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<pre><code class="language-java">public final class String
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implements Java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
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/** The value is used for character storage. */
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private final char value[];
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//...
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}
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</code></pre>
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<p>首先，可以看到这里面有个非常重要的属性，即 <strong>private final 的 char 数组</strong>，数组名字叫 value。它存储着字符串的每一位字符，同时 value 数组是被 final 修饰的，也就是说，这个 value 一旦被赋值，引用就不能修改了；并且在 String 的源码中可以发现，除了构造函数之外，<strong>并没有任何其他方法会修改 value 数组里面的内容</strong>，而且 value 的权限是 private，外部的类也访问不到，所以最终使得 value 是不可变的。</p>
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<p>那么有没有可能存在这种情况：其他类继承了 String 类，然后重写相关的方法，就可以修改 value 的值呢？这样的话它不就是可变的了吗？</p>
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<p>这个问题很好，不过这一点也不用担心，因为 String 类是被 final 修饰的，所以这个 String 类是不会被继承的，因此<strong>没有任何人可以通过扩展或者覆盖行为来破坏 String 类的不变性</strong>。</p>
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<p>这就是 String 具备不变性的原因。</p>
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<h3>String 不可变的好处</h3>
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<p>那我们就考虑一下，为什么当时的 Java 语言设计者会把它设计成这样？当然我们不是 String 的设计者本人，也无从考究他们当时的真实想法。不过我们可以思考一下，如果把 String 设计为不可变的，会带来哪些好处呢？我经过总结，主要有以下这<strong>四个好处</strong>。</p>
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<h4>字符串常量池</h4>
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<p>String 不可变的第一个好处是可以使用<strong>字符串常量池</strong>。在 Java 中有字符串常量池的概念，比如两个字符串变量的内容一样，那么就会指向同一个对象，而不需创建第二个同样内容的新对象，例如：</p>
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<pre><code class="language-java">String s1 = "lagou";
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String s2 = "lagou";
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</code></pre>
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<p>其实 s1 和 s2 背后指向的都是常量池中的同一个“lagou”，如下图所示：</p>
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<p><img src="assets/Ciqah16inuiAShobAAEQTGOzcvs087.png" alt="并发.png" /></p>
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<p>在图中可以看到，左边这两个引用都指向常量池中的同一个“lagou”，正是因为这样的机制，再加上 String 在程序中的应用是如此广泛，我们就可以<strong>节省大量的内存空间</strong>。</p>
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<p>如果想利用常量池这个特性，这就要求 String 必须具备不可变的性质，否则的话会出问题，我们来看下面这个例子：</p>
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<pre><code class="language-java">String s1 = "lagou";
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String s2 = "lagou";
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s1 = "LAGOU";
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System.out.println(s2);
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</code></pre>
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<p>我们想一下，假设 String 对象是可变的，那么把 s1 指向的对象从小写的“lagou”修改为大写的“LAGOU”之后，s2 理应跟着变化，那么此时打印出来的 s2 也会是大写的：</p>
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<pre><code class="language-java">LAGOU
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</code></pre>
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<p>这就和我们预期不符了，同样也就没办法实现字符串常量池的功能了，因为对象内容可能会不停变化，没办法再实现复用了。假设这个小写的“lagou”对象已经被许多变量引用了，如果使用其中任何一个引用更改了对象值，那么其他的引用指向的内容是不应该受到影响的。实际上，由于 String 具备不可变的性质，所以上面的程序依然会打印出小写的“lagou”，不变性使得不同的字符串之间不会相互影响，符合我们预期。</p>
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<h4>用作 HashMap 的 key</h4>
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<p>String 不可变的第二个好处就是它可以很方便地用作 <strong>HashMap （或者 HashSet） 的 key</strong>。通常建议把<strong>不可变对象作为 HashMap的 key</strong>，比如 String 就很合适作为 HashMap 的 key。</p>
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<p>对于 key 来说，最重要的要求就是它是不可变的，这样我们才能利用它去检索存储在 HashMap 里面的 value。由于 HashMap 的工作原理是 Hash，也就是散列，所以需要对象始终拥有相同的 Hash 值才能正常运行。如果 String 是可变的，这会带来很大的风险，因为一旦 String 对象里面的内容变了，那么 Hash 码自然就应该跟着变了，若再用这个 key 去查找的话，就找不回之前那个 value 了。</p>
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<h4>缓存 HashCode</h4>
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<p>String 不可变的第三个好处就是<strong>缓存 HashCode</strong>。</p>
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<p>在 Java 中经常会用到字符串的 HashCode，在 String 类中有一个 hash 属性，代码如下：</p>
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<pre><code class="language-java">/** Cache the hash code for the String */
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private int hash;
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</code></pre>
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<p>这是一个成员变量，保存的是 String 对象的 HashCode。因为 String 是不可变的，所以对象一旦被创建之后，HashCode 的值也就不可能变化了，我们就可以把 HashCode 缓存起来。这样的话，以后每次想要用到 HashCode 的时候，<strong>不需要重新计算，直接返回缓存过的 hash 的值就可以了</strong>，因为它不会变，这样可以提高效率，所以这就使得字符串非常适合用作 HashMap 的 key。</p>
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<p>而对于其他的不具备不变性的普通类的对象而言，如果想要去获取它的 HashCode ，就必须每次都重新算一遍，相比之下，效率就低了。</p>
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<h4>线程安全</h4>
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<p>String 不可变的第四个好处就是<strong>线程安全</strong>，因为具备<strong>不变性的对象一定是线程安全的</strong>，我们不需要对其采取任何额外的措施，就可以天然保证线程安全。</p>
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<p>由于 String 是不可变的，所以它就可以非常安全地被多个线程所共享，这对于多线程编程而言非常重要，避免了很多不必要的同步操作。</p>
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<h3>总结</h3>
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<p>在本课时，我们先介绍了 String 是不可变的，然后介绍了 String 具备不可变性会带来的好处，分别是可以使用字符串常量池、适合作为 HashMap 的 key、缓存 HashCode 以及线程安全。</p>
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