Java : String / StringBuffer / StringBuilder
String / StringBuffer / StringBuilde
Java 에서 문자열을 다루를 대표적인 클래스로 String , StringBuffer, StringBuilder 가 있습니다.
연산이 많지 않을때는 위에 나열된 어떤 클래스를 사용하더라도 이슈가 발생할 가능성은 거의 없습니다. 하지만 연산횟수가 많아지거나 멀티쓰레드, Race Condition 등의 상황이 자주 발생 한다면 각 클래스의 특징을 이해하고 상황에 맞는 적절한 클래스를 사용해야 합니다.
Race Condition : 두 개 이상의 프로세스가 공통 자원을 병행적으로(concurrently) 읽거나 쓰는 동작을 할 때, 공용 데이터에 대한 접근이 어떤 순서로 이루어졌는지에 따라 그 실행 결과가 같지 않고 달라지는 상황
String
String과 StringBuffer/StringBuilder 클래스의 가장 큰 차이점은 String은 불변(immutable)의 속성을 갖는다는 점입니다. String을 생성하면 Heap 영역에서 특수한 String Pool이라는 공간에 생성됩니다. 이 메모리 공간에 생성된 문자열 값은 절대 변하지 않는다는 얘기입니다.
String str = "hello"; // String str = new String("hello");
str = str + " world"; // [ hello world ]
위의 예제를 보면, hello 값을 가지고 있던 String 클래스의 참조변수 str이 가리키는 곳에 저장된 hello에 world 문자열을 더해 hello world로 변경한 것으로 착각할 수 있습니다.
그러나 실제 동작은 기존의 문자열을 hello world로 변경하는 것이 아니라, 기존에 hello 값이 들어가있던 영역을 가리키고 있는 클래스의 참조변수 str이 Heap 메모리 영역에서hello world라는 값을 가지고 있는 새로운 메모리영역을 가리키게 변경되고 처음 선언했던 hello로 값이 할당되어 있던 메모리 영역은 Garbage로 남아있다가 GC(garbage collection)에 의해 사라지게 되는 것 입니다. String 클래스는 불변하기 때문에 문자열을 수정하는 시점에 새로운 String 인스턴스가 생성된 것입니다.
위와 같이 String은 불변성을 가지기 때문에 변하지 않는 문자열을 자주 읽어들이는 경우(조회, 참조 등) String을 사용해 주시면 좋은 성능을 기대할 수 있습니다. 또, Immutable한 객체여서 간단하게 사용가능하고, 동기화에 대해 신경쓰지 않아도 되기때문에(Thread-safe), 내부 데이터를 자유롭게 공유 가능합니다.
그러나 문자열 추가,수정,삭제 등의 연산이 빈번하게 발생하는 알고리즘에 String 클래스를 사용하면 힙 메모리(Heap)에 많은 가비지(Garbage)가 생성되어 힙메모리가 부족으로 어플리케이션 성능에 치명적인 영향을 끼치게 됩니다.
이를 해결하기 위해 Java에서는 가변(mutable)성을 가지는 StringBuffer/StringBuilder 클래스를 도입했습니다.
StringBuffer / StringBuilder
String 과는 반대로 StringBuffer/StringBuilder 는 가변성을 가지기 때문에 append(), delete() 등의 API를 이용하여 동일 객체내에서 문자열을 변경하는 것이 가능합니다. 문자열 연산 등으로 기존 객체의 공간이 부족하게 되는 경우, 기존의 버퍼 크기를 늘리며 유연하게 동작합니다. 따라서 문자열의 추가,수정,삭제가 빈번하게 발생할 경우라면 String 클래스가 아닌 StringBuffer/StringBuilder를 사용해야 합니다.
StringBuffer sb= new StringBuffer("hello");
sb.append(" world");
StringBuffer vs StringBuilder
그렇다면 동일한 API를 가지고 있는 StringBuffer, StringBuilder의 차이점은 무엇일까요?
가장 큰 차이점은 동기화의 유무로써 StringBuffer는 동기화 키워드를 지원하여 멀티쓰레드 환경에서 안전합니다.(thread-safe) 참고로 String도 불변성을 가지기때문에 마찬가지로 멀티쓰레드 환경에서의 안정성(thread-safe)을 가지고 있습니다.
반대로 StringBuilder는 동기화를 지원하지 않기때문에 멀티쓰레드 환경에서 사용하는 것은 적합하지 않지만 동기화를 고려하지 않는 만큼 단일쓰레드에서의 성능은 StringBuffer 보다 뛰어납니다.
정리
사실 JDK 1.5버전 이전에서는 문자열연산(+, concat)을 할때에는 조합된 문자열을 새로운 메모리에 할당하여 참조함으로 인해서 성능상의 이슈가 있었습니다. 그러나 JDK1.5 버전 이후에는 컴파일 단계에서 String 객체를 사용하더라도 StringBuilder로 컴파일 되도록 변경되었습니다. 그리하여 JDK 1.5 이후 버전에서는 String 클래스를 활용해도 StringBuilder와 성능상으로 차이가 없어졌습니다. 하지만 반복 루프를 사용해서 문자열을 더할 때에는 새로운 객체를 계속 생성한다는 사실에는 변함이 없습니다. 그러므로 String 클래스를 쓰는 대신, 스레드와 관련이 있으면 StringBuffer를, 스레드 안전 여부와 상관이 없으면 StringBuilder를 사용하는 것을 권장합니다.
컴파일러에서 분석 할때 최적화에 따라 다른 성능이 나올 수도 있지만 일반적인 경우에는 아래와 같은 경우에 맞게 사용하면 됩니다.
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String : 문자열 연산이 적고 멀티쓰레드 환경일 경우
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StringBuffer : 문자열 연산이 많고 멀티쓰레드 환경일 경우
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StringBuilder : 문자열 연산이 많고 단일쓰레드이거나 동기화를 고려하지 않아도 되는 경우
단순히 성능만 놓고 본다면 연산이 많은 경우, StringBuilder > StringBuffer >>> String 입니다.
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