[ JAVA ] String 클래스와 StringBuffer 와 StringBuilder 클래스 차이✏️

✔️ String과 StringBuffer, StringBuilder 무엇이 다른걸까

결론부터 이야기하면 한번 생성된 문자열에 대해서 String 클래스는 변경불가능하고, StringBuffer 혹은 StringBuilder 클래스는 변경가능하다는 것이다.

String 클래스

• 객체(new 키워드)로 선언한 문자열은 하나의 인스턴스가 된다.
• 한번 생성된 String 인스턴스는 변경이 불가능한 불가변 문자열이다.
• 리터럴방식(따옴표)은 같은 문자열일 경우 하나의 인스턴스를 참조한다.
• 여러 변수들의 리터럴 문자열이 동일하다면 하나의 인스턴스만 참조하게 된다.

아래 코드를 기반으로 메모리구조를 보며 좀 더 자세히 이야기 해보자.

    String str1 = "a";
    String str2 = "a";
    String str3 = new String("a");
    String str4 = new String("a");

코드의 메모리구조를 시각화해보면 다음과 같이 나타낼수 있을것이다.

 

위 그림에서는 문자열이 생성될 때마다 heap area영역에 인스턴스가 생성됨을 알 수 있다. 이때  주목해야할 것은 str1과 str2이다. str3과 str4는 문자열이 정의될 때마다 새로운 인스턴스를 생성하고 있는 것을 볼 수 있다. 하지만 str1,str2는 하나의 인스턴스만을 공유하고 있다. 이것이 위에서 언급한 String의 특징인 " 리터럴방식은 같은 문자열일 경우 인스턴스를 공유한다" 이다. jvm은 기본적으로 String Constant Pool을 확인하여, 해당 인스턴스가 존재하면 새로운 인스턴스를 생성하지 않고, 같은 인스턴스의 참조값을 리턴한다고 한다. 

 

Here the JVM checks the String Constant Pool. If the string does not exist then a new string instance is created and placed in the pool if the string exists then it will not create a new object rather it will return the reference to the same instance

 

그렇다면 이제 ab 문자열을 만들어보도록 해보자. 그러면 메모리의 모습을 다음과 같이 나타낼 수 있다. 

 

str3는 새로운 ab 인스턴스가 생성된 것을 볼 수 있으며, str2_1의 경우 ab의 문자열이 String Contant Pool에 생성된 것을 알 수 있다. 이처럼  String의 내용이 변경될때마다 메모리에 새로운 인스턴스가 생성되고 적재된다. 이를 다르게 이야기 하면 String 클래스는 내용의 변화가 자주 발생한다면 메모리관리 측면에서 부적절한 방법일 수 있다는 것이다. 그래서 이를 보완하기 위해 나온것이 StringBuffer, StringBuilder 클래스이다.

 

StringBuffer 와 StringBuilder 클래스

• String 클래스와 다르게 문자열의 내용을 변경 할 수 있는 가변 문자열이다.
• StringBuffer는 멀티쓰레드 환경에 맞추어 동기화가 가능하나 이는 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
• StringBuilder는 StringBuffer가 갖추고 있는 동기화를 제거한 클래스이다.(멀티쓰레드 환경이 아닌 경우에 사용한다.)
• 이 두 클래스는 메서드와 사용법 모두 동일하다.
• String 클래스와 비교했을때 뛰어난 성능을 보여준다. 아래 그림처럼 stringBuilder의 우수한 성능을 보여주고 있다.

 

✔️ StringBuffer와 StringBuilder는 어떻게 동작하나

위에서 String 클래스의 경우 지속적으로 변경이 이루어질 경우 수많은 인스턴스가 생성되고 GC와 메모리에 많은 부하를 줄 수있음을 알 수 있었다. 그래서 우리는 SB 클래스(이하 StringBuffer, StringBuilder)를 사용하여 이러한 문제점을 방지 할 수 있을 것이다. SB클래스는 동일한 메서드를 제공한다.  그 중 기본적으로 사용되는 것은  append() 메소드를 통한 문자열을 다루는 것이다.

    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append("kithub");
    sb.append("stringBuffer");


    StringBuilder sb2 = new StringBuilder();
    sb2.append("kithub");
    sb2.append("stringBuilder");

    System.out.println(sb.toString() + " / "+ sb2.toString());

 

실제로 메모리 측면에서 SB클래스는 하나의 인스턴스 주소를 계속해서 참조하고, 문자열의 내용을 변경 하는것을 확인 할 수 있다. 

 

 

그렇다면 이런행위가 어떻게 가능한 것일까 ? 실제 append의 메서드를 살펴보면 다음 코드를 확인 할 수 있다.

    private int newCapacity(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = value.length >> coder;
        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 2;
        if (newCapacity - minCapacity < 0) {
            newCapacity = minCapacity;
        }
        int SAFE_BOUND = MAX_ARRAY_SIZE >> coder;
        return (newCapacity <= 0 || SAFE_BOUND - newCapacity < 0)
            ? hugeCapacity(minCapacity)
            : newCapacity;
    }

문자열의 길이에 따라 인스턴스의 부여된 사이즈를 새롭게 구성하고 있음을 알 수 있다. 즉, String 클래스는 인스턴스가 생성될 때 사이즈가 정해져 있는반면, SB 클래스는 문자열의 크기가 변경 될 때마다 기존 인스턴스의 리사이징을 수행한다는 의미가 된다.  그래서 우리는 SB클래스가 가변성을 지닌다고 이야기 하는 것이다.

 

❓ 무조건 StringBuffer를 사용하는 것이 좋을까

그건 상황에 따라 다르다. StringBuffer 자료형은 String 자료형보다 무거운 편에 속한다. new StringBuffer() 로 객체를 생성하는 것은 일반 String을 사용하는 것보다 메모리 사용량도 많고 속도도 느리다. 따라서 문자열 추가나 변경 등의 작업이 많을 경우에는 SB클래스를 , 문자열 변경 작업이 거의 없는 경우에는 String 클래스를 활용하는것이 좋을 것이다.

 

 

✔️결론 

서비스와 관련해 요청/응답에 대해 많은 양의 문자열을 Stirng으로 붙임생성을 하고 있다면, StirngBuilder 혹은 StringBuffer를 통해 성능개선을 시도해보는 것이 좋을듯 하다.

 

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❗️  += 연산자는 String Constatnt Pool에 생성되지 않는다.

    String str1 = "kithub";
    String str2 = "kithub";

    System.out.println("주소값 같음 > "+(str1==str2));

    String str3 = "kit";
    str3+="hub";
    String str4 = "kithub";

    System.out.println("주소값 다름 > "+(str3==str4));
    
    ===========================================
 	주소값 같음 > true
	주소값 다름 > false