Java 不變字串機制：String 不可變性設計與 StringBuffer 效能優化

觀察下列代碼：

//: Stringer.java
public class Stringer {
    static String upcase(String s) {
        return s.toUpperCase();
    }
    public static void main(String[] args) {
        String q = new String("howdy");
        System.out.println(q); // howdy
        String qq = upcase(q);
        System.out.println(qq); // HOWDY
        System.out.println(q); // howdy (原物件未變)
    }
} ///:~

q 傳入 upcase() 時實為參考副本，指向同一物理位置。方法內區域參考 s 隨方法結束消失，回傳的是新物件參考，原 q 完全不受影響。

1. 隱式常數與 C++ const 對比

呼叫 upcase(s) 時，我們通常不希望參數被修改——參數是提供資訊給閱讀者，非供修改。這項保證讓代碼更易讀寫。

C++ 需 const 關鍵字協助程式設計師承諾不修改原物件，但需處處記得加 const，易混淆難記憶。Java 透過 不可變物件設計 從語言層面解決此問題。

2. 運算子 + 覆寫與 StringBuffer

String 物件被設計為不可變。查閱文件可見：所有修改 String 的方法實際建立並回傳新 String，原物件原封未動。Java 無 const，但可自行實作不可變模式。

不可變物件完美解決別名問題：多重別名指向同一唯讀物件絕無副作用。

但對某些操作（如字串連接 +），產生新物件效率極低：

String s = "abc" + foo + "def" + Integer.toString(47);

若每次 + 都產生新 String，會產生大量中間物件頻繁觸發 GC。

解決方案：可變夥伴類 StringBuffer

編譯器自動建立 StringBuffer 計算上述運算式：

//: ImmutableStrings.java
public class ImmutableStrings {
    public static void main(String[] args) {
        String foo = "foo";
        String s = "abc" + foo + "def" + Integer.toString(47);
        System.out.println(s);
        // 等價的 StringBuffer 手寫版：
        StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");
        sb.append(foo);
        sb.append("def");
        sb.append(Integer.toString(47));
        System.out.println(sb);
    }
} ///:~

編譯器內部做法等同手寫 StringBuffer 版本——建立一個緩衝區，append() 直接加入字元，避免大量中間物件。雖仍會為字面常數建立 String 物件，但效率大幅提升。