Strängar är oföränderliga på många programmeringsspråk som Java, Python, JavaScript (vanligtvis) och C# av olika skäl, främst relaterade till prestanda, säkerhet och förenkling av samtidighet. Här är en uppdelning av de viktigaste fördelarna:
1. Prestanda och minneseffektivitet:
* caching och interning: Imutable strängar kan cachas säkert. Många språk använder en teknik som kallas "String Interning", där endast en kopia av en sträng med ett visst värde lagras i minnet. Om du skapar en ny sträng med samma värde som en befintlig internerad sträng pekar språket helt enkelt på den befintliga strängen i minnet istället för att tilldela nytt minne. Detta minskar dramatiskt minnesförbrukningen, särskilt när man hanterar många upprepade strängar. Muterbara strängar kan inte praktiseras säkert eftersom deras värde kan förändras och bryta delningen.
* Optimerade strängoperationer: Eftersom strängen garanteras att inte förändras, kan kompilatorer och runtime -miljöer göra optimeringar för strängoperationer. De kan undvika onödig kopiering eller defensiv programmering. Till exempel, om en funktion får en sträng som inmatning, behöver den inte skapa en kopia av strängen för att skydda mot modifiering, eftersom den ursprungliga strängen garanteras att inte ändras.
* hashing: Immutable Strings kan få sina hashkoder beräknade och lagrade en gång. Detta är särskilt fördelaktigt när det används som nycklar i hashtabeller (ordböcker). Hash -koden behöver inte beräknas om strängen är oföränderlig, vilket leder till snabbare uppslag.
2. Säkerhet:
* förhindrar oavsiktlig modifiering: Immutabilitet förhindrar oavsiktlig eller skadlig modifiering av strängar som antas som argument till funktioner eller lagrade i datastrukturer. Detta är särskilt viktigt i säkerhetskänsliga sammanhang. Till exempel:
* Om en sträng som representerar ett användarnamn överförs till en autentiseringsfunktion, säkerställer immutabilitet att användarnamnet inte kan ändras under autentiseringsprocessen.
* Om en sträng används som ett filnamn, förhindrar immutabilitet att den ändras till ett annat, potentiellt skadligt filnamn efter att filen har öppnats.
* minskar buggar: Immutability eliminerar en hel klass buggar relaterade till oavsiktliga biverkningar. Det är mycket lättare att resonera om kod när du vet att ett strängvärde som överförs till en funktion inte kommer att ändras med den funktionen.
3. Samtidighet och trådsäkerhet:
* Förenklar samtidig programmering: Immutable föremål är i sig trådsäkra. Flera trådar kan komma åt och använda samma oföränderliga sträng utan något behov av lås eller synkronisering. Detta förenklar samtidig programmering avsevärt, eftersom du inte behöver oroa dig för tävlingsförhållanden eller datakorruption när flera trådar har åtkomst till strängen. Detta är avgörande för moderna applikationer som ofta använder flertrådar för prestanda.
4. Enkelhet och förutsägbarhet:
* Enklare att resonera om kod: Immutable datastrukturer gör koden lättare att förstå och felsöka eftersom du kan vara säker på att deras tillstånd inte kommer att förändras oväntat. Detta gör det lättare att resonera om flödet av data i ditt program och identifiera potentiella problem.
Exempel (illustrativt):
Föreställ dig ett språk där strängar var muterbara.
`` `python
def modify_string (er):
s [0] ='x' # Försök att ändra strängen (inte tillåtet i Python)
my_string ="hej"
modify_string (my_string)
tryck (my_string) # Vad skulle hända?
`` `
Om strängarna var muterbara kan funktionen "Modify_String" potentiellt ändra den ursprungliga "My_String" -variabeln. Detta skulle göra det svårt att förutsäga programmets beteende. Med oföränderlighet skulle funktionen troligen behöva skapa ett * nytt * strängobjekt med modifieringen, vilket lämnar den ursprungliga orörda.
Alternativ och avvägningar:
Medan immutabilitet erbjuder många fördelar, finns det också situationer där muterbara strängar kan verka bekvämare (t.ex. att bygga en lång sträng stegvis). Fördelarna med oföränderlighet uppväger emellertid i allmänhet det potentiella besväret. När du behöver bygga en sträng stegvis använder du vanligtvis en "StringBuilder" (i Java och C#) eller en lista över strängar (i Python) som är * muterbara * och optimerade för sträng sammankoppling. Du konverterar sedan resultatet till en oföränderlig sträng när du är klar.
Sammanfattningsvis:
String Immutability är ett designval som prioriterar prestanda, säkerhet, trådsäkerhet och förutsägbarhet. Även om det kan kräva något olika tillvägagångssätt för vissa strängmanipulationsuppgifter, är de övergripande fördelarna när det gäller kodkvalitet och tillförlitlighet betydande.
