Java String 不變模式深度解析：強不變 vs 弱不變與 StringBuilder 差異

Java 面試高頻考點：String 為何設計為不可變？什麼是「強不變」與「弱不變」？StringBuffer/StringBuilder 又有何不同？本文從記憶體模型、線程安全、效能三維度深度剖析。

核心定義

• 強不變：物件建立後，狀態絕對不可改變，所有方法均回傳新物件。String、包裝類（Integer 等）屬此類。
• 弱不變：物件內部狀態可能改變，但對外暴露的介面保持不變語義。典型如 StringBuilder（非線程安全）與 StringBuffer（線程安全）。

String 不變的三大設計動機

1. 字串常量池複用：JVM 只儲存一份相同字面值，節省記憶體，前提是不可變。
2. 線程安全：不可變物件天然線程安全，無需同步，適合多執行緒環境共享。
3. HashCode 快取：hashCode() 只需計算一次快取，作為 HashMap Key 時效能極佳。

StringBuffer vs StringBuilder 選型指南

實戰建議

• 編譯期常量拼接（"a" + "b"）編譯器自動優化為 "ab"，無額外開銷。
• 迴圈大量拼接務必用 StringBuilder，避免產生大量中間 String 物件觸發頻繁 GC。
• API 設計時，參數型別優先用 String（不可變、安全），內部拼接用 StringBuilder，最後 toString() 回傳。

理解「不變模式」不只是為了面試，更是寫出高效、安全 Java 程式碼的基石。記住：不可變是特性，不是限制——善用它，才能駕馭它。