面试题：Java String不可变性对多线程环境的影响

Question

在多线程编程中，Java String的不可变性是如何保证线程安全的？请举例说明可能出现的问题以及不可变性如何解决这些问题。

Answer 1

Java String不可变性保证线程安全的原理

1. 底层实现：Java 中 String 类被声明为 final，其内部的字符数组 value 也是 final 的。这意味着 String 对象一旦创建，其内容就不能被修改。
2. 线程安全：因为 String 不可变，多个线程同时访问同一个 String 对象时，不会出现一个线程修改了 String 的内容，而导致其他线程看到不一致状态的情况。多个线程可以安全地共享同一个 String 实例。

可能出现的问题及不可变性的解决方式

1. 问题示例：假设 String 是可变的，在多线程环境下，可能会出现以下情况。

public class StringMutabilityProblem {
    private static String sharedString = "initial";

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            sharedString = sharedString + " - modified by thread1";
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 2 sees: " + sharedString);
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这个例子中，如果 String 是可变的，thread2 可能会打印出不一致的结果，因为 thread1 对 sharedString 的修改可能还未完成，thread2 就已经读取了该值。

2. 不可变性的解决：由于 String 实际是不可变的，上述问题不会发生。当执行 sharedString = sharedString + " - modified by thread1"; 时，实际上是创建了一个新的 String 对象，而原有的 sharedString 对象并未改变。thread2 看到的 sharedString 始终是原始的字符串，直到 thread1 完成操作并将新的 String 赋值给 sharedString。修改后的代码如下：

public class StringImmutabilitySolution {
    private static final String sharedString = "initial";

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            String newString = sharedString + " - modified by thread1";
            // 这里操作的是新创建的字符串对象，不影响原有的sharedString
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 2 sees: " + sharedString);
            // 始终打印初始值，不受thread1操作影响
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

这样，通过 String 的不可变性，保证了多线程环境下的安全性。