문자열(String & StringBuffer & StringBuilder)

String & StringBuffer & StringBuilder는 Java에서 대표적으로 문자열을 다루는 자료형 클래스

String

개념

• String 객체 값은 변경할 수 없는 불변 자료형

  • 초기 공간과 다른 값에 대한 연산에서 많은 시간과 자원을 사용

내부 구조

    public final class String implements java.io.Serializable, Comparable {
        private final byte[] value;
    }

• 인스턴스 생성 시 생성자의 매개변수로 입력받는 문자열이 value라는 인스턴스 변수에 문자열 배열로 저장 됨

• 해당 변수는 상수(final)형으로 값을 바꾸지 못함

• jdk 9부터 기존 char[]에서 byte[] 사용

  • String Compacting을 통한 성능 및 heap 공간 효율(2byte -> 1byte)을 높이도록 수정

➕ String 자료형의 연산

• Strign자료형 또한 +, concat() 메소드로 문자열을 이어붙일 수 있음

  • 내용이 합쳐진 새로운 String 인스턴스 생성

  • 문자열을 많이 결합할수록 공간 낭비, 속도 저하

• trim, toUpperCase 메소드 역시 또 다른 String 객체를 생성해 리턴하는 것

• 매번 문자열이 업데이트 될때마다 메모리 블럭 추가 → 일회용으로 사용된 메모리들은 GC 제거 대상이 됨 → 빈번하게 Minor GC를 일으켜 Full GC(Major Gc)를 일으킬수 있는 원인이 됨

+연산

    String a = "hello" + "world";
    /* 는 아래와 같다. */
    String a = new StringBuilder("hello").append("world").toString(); 
    // StringBuilder를 통해 "hello" 문자열을 생성하고 "world"를 추가하고 toString()을 통해 String 객체로 변환하여 반환

• 자바에서 + 연산을 사용하면, 컴파일 전 내부적으로 StringBuilder 클래스를 만든 후 다시 문자열로 돌려줌.

• 문자열이 합치는 일이 많을 경우, 매번 new StringBuilder() 객체 메모리를 생성하고 다시 변수에 대입하는 행동을 하는 것임

  • 아예 처음부터 StringBuilder() 객체로 문자열을 생성해 다루는게 효율적임

String.concat 메소드

• 메소드 호출 시 마다 원본 문자열의 배열을 매번 재구성하는 과정을 거침 >> 느림

➕ String이 불변인 이유

• 캐싱

  • String을 불변하게 함으로써 String pool에 각 리터럴 문자열의 하나만 저장

  • 다시 사용하거나 캐싱에 이용가능하며 이를 통해 힙 공간 절약

• 보안

  • DB이용 시와 같이(DB연결 수신을 위해 암호로 문자열 사용), 번지수의 문자열 값이 변경가능할 경우 해커가 참조 값을 변경할 보안 위험 존재

• 동기화

  • 불변함으로써 동시에 실행되는 여러 스레드에서 안정적인 공유 가능

StringBuffer / StringBuilder

    StringBuffer sb = new StringBuffer();  // StringBuffer 객체 sb 생성
    sb.append("hello");
    sb.append(" ");
    sb.append("jump to java");
    String result = sb.toString();
    System.out.println(result); // hello jump to java

개념

• 문자열 연산을 전용으로하는 자료형

• 내부적으로 buffer라는 독립 공간을 가져, 문자열을 바로 추가할 수 있음

  • 공간낭비X, 연산속도 매우 빠름

특징

• 기본적으로 StringBuffer의 버퍼 크기의 기본값은 16개의 문자를 저장할 수 있는 크기

  • 생성자를 통해 크기 별도 설정 가능

  • 문자열 연산 중 할당된 버퍼 크기를 넘으면 자동으로 버퍼 증가 시킴

StringBuffer/ StringBuilder 차이

StringBuffer와 StringBuilder는 한가지 차이 존재

공통점

• 가변 문자열 자료형

• 제공되는 메소드 및 문법 동일

• 사용 방법 동일

차이점

• 멀티 스레등에서 안전한지 여부 (동기화에서 지원 유무)

• StringBuilder 클래스

  • 동기화 지원 X

  • 쓰레드에서 안전하지 않음(thread unsafe)

• StringBuffer 클래스

  • 동기화 지원 O

  • 쓰레드에서 안전(thread safe)

  • 매서드에서 synchronized 키워드 사용

web, 소켓환경과 같이 비동기로 동작하는 경우가 많을 경우 StringBuffer 사용이 안전

기본 성능은 StringBuilder가 우수

문자열 자료형 선택

• StringBuffer/StringBuilder

  • 생성 시 버퍼 크기를 초기 설정 → 무거운 연산에 속함

  • 문자열 수정시 버퍼 크기 조절하는 내부 연산 필요

    • 많은 양의 문자열 수정이 아닐 경우 String 객체가 효율적일 수 있음

  문자열 추가나 변경등의 작업이 많을 경우 유리

• String

  • 크기가 고정되어 있으므로 단순하게 읽는 조회 연산에서 StringBuffer/StringBuilder 보다 빠르게 읽을 수 있음

  문자열 변경 작업이 거의 없는 경우 유리

Ref

자바 String / StringBuffer / StringBuilder 차이점 & 성능 비교 [Inpa Dev 👨‍💻:티스토리]