[Java] String, StringBuffer, StringBuilder 에 대한 이해

String, StringBuffer, StringBuilder

Java의 String에 대해, String, StringBuffer, StringBuilder에 대해 차이에 대해 정리해본다.

문자열 연산이 적을 경우 문제가 발생할 확률은 적으나, 연산이 많다, 멀티쓰레드이다, Race Condition 등의 상황을 고려해야 한다면 각 클래스에 대해 이해하고 상황에 맞는 클래스를 적절하게 사용할 줄 알아야 한다.

String vs StringBuffer/StringBuilder

String과 StringBuffer/StringBuilder의 가장 큰 차이점은 String은 불변, 그 외는 가변이다.

String tom = "Hello";
tom += Tom";

위 예제를 보면 a에 있는 "Hello" 란 문자열 값에 Tom을 더하고 있다.

하지만 우린 보이는 것을 넘어 내부적인 구조를 이해해야 한다.

String과 JVM

Java에서 String을 선언하면 JVM의 Heap 영역 내부의 String Constant Pool에 할당된다.

다만, new String("abc")으로 문자열을 생성하는 경우 Heap 영역에 바로 할당된다.

String a = "abc";
String b = "abc";

만약 동일한 문자열이 있다면 String Constant Pool에 동일한 값을 가진 주소를 참조한다.
a와 b는 같은 문자열 값인 abc를 갖고 있고 이는 곧 String Constant Pool에 동일한 주소를 참조하게 되면서 불필요한 메모리 생성을 방지한다.

b 값을 다른 문자열로 변경한다면 String Constant Pool에 새로운 메모리 영역이 할당된다.
그리고 a변수 또한 b와 겹치지 않는 문자열로 변경한다면 String Constant Pool의 abc는 GC 대상이 되어 메모리 해제된다.

String이 가변이라면

만약 String이 가변일 경우 b에 할당된 문자를 "ABC"로 변경할 시 c에 할당된 값도 변경될 수 있기 때문에 String은 불변의 성질을 유지하고 있다.

String은 불변

이처럼 String은 불변성을 갖고 있으므로 변하지 않은 문자열을 자주 읽어들이는 경우 String을 사용하면 좋은 성능을 기대할 수 있다.
하지만 문자열 연산이 빈번하게 발생하는 경우에 String을 사용하면 계속하여 메모리를 할당하고 해제하는 작업을 반복하면서 부하를 주게 된다.

이를 해결하기 위해 가변의 StringBuffer / StringBuilder 클래스가 탄생했다.

StringBuffer VS StringBuilder

StringBuffer와 StringBuilder 서로 가변이라는 공통된 성질을 갖고 있다는 것은 알겠는데 둘의 차이는 무엇일까?

StringBuffer는 내부적으로 synchronized 키워드를 사용하여 동기화를 지원하므로 Thread-Safe하다.(=멀티쓰레드 환경에 안전하다.)

반대로 StringBuilder는 동기화를 지원하지 않으므로 멀티스레드 환경에서 적합하지 않지만 성능 부분에선 동기화를 고려하지 않는 만큼 StringBuffer보다 뛰어나다.

정리

String, StringBuffer, StringBuilder 각 클래스가 갖고 있는 성질에 대해 올바르게 이해하고 있다면 보다 좋은 어플리케이션을 만들어나갈 수 있을 것이다.

• String : 문자열 연산이 적을 경우, 멀티쓰레드 환경에 안전, String Constant Pool에 할당
• StringBuffer : 문자열 연산이 많을 경우, 멀티쓰레드 환경에 안전, Heap에 할당
• StringBuilder : 문자열 연산이 많을 경우, 멀티쓰레드 환경에 안전하지 않음, Heap에 할당

String -> StringBuilder

추가적으로jdk 1.5 이후부터 String의 + 연산은 컴파일 시에 성능 최적화를 위해 StringBuilder 사용하도록 자동 변환되어진다.
하지만 모든 경우에서 String이 StringBuilder로 변환되는 것은 아니다.

한 줄에 연산 할 경우

String str = "Tom" + " is" + " idiot";

↓

String str = "Tom is idiot";

한 라인에서 연산을 이룬 경우에는 StringBuilder을 사용하여 변환하지 않는다.

단지 하나의 String으로 변환된다.

여러 줄로 연산 할 경우

String str = "Tom";
str += " is";
str += " idiot";

↓

String str = "Tom";
str = (new StringBuilder().append(str).append(" is").toString());
str = (new StringBuilder().append(str).append(" idiot").toString());

String 연산을 여러 라인에 걸쳐서 선언할 경우에 자바 컴파일러가 연산하는 라인마다 새로운 StringBuilder를 생성하여 append하는 것을 확인할 수 있다.
String과 StringBuilder 서로 연산 시마다 새로운 객체를 생성하는 것은 같지만 새로운 String 객체를 새로 생성하는 것보다 StringBuilder를 이용하여 연산하는 것이 성능 부분에서 효율적이다.

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