JAVA 개발자가 알아야할 String 클래스 - 1편

 

본 포스팅에서는 JAVA 개발자가 알아야하는 String 클래스에 대한 주요 내용들을 정리해보려고 합니다.

 

목차

• 문자열 붙이기 - concat() VS '+' 연산자
• 불변(immutable)
• 문자열 비교 - == VS equals()
• String 객체 생성 - 리터럴 VS new 연산자

 

---

 

문자열 붙이기 - concat() VS '+' 연산자

concat() 메소드와 + 연산자는 둘 다 두 개의 문자열을 이어붙여 새로운 문자열을 반환합니다. 하지만, 두 가지 방법에는 차이점이 있습니다.

• concat() 메소드는 호출하는 문자열 뒤에 전달된 문자열을 이어붙입니다.
• + 연산자는 왼쪽 문자열과 오른쪽 문자열을 이어붙입니다.

다음은 간단한 예제입니다.

String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
String str3 = str1.concat(str2);
String str4 = str1 + str2;

System.out.println(str3); // 출력: "HelloWorld"
System.out.println(str4); // 출력: "HelloWorld"

위 예제에서 str3은 str1과 str2를 concat() 메소드를 사용하여 이어붙인 결과이며, str4는 + 연산자를 사용하여 이어붙인 결과입니다. 두 가지 방법 모두 같은 결과를 반환합니다.

그러나 concat() 메소드는 두 개의 문자열을 이어붙일 때 새로운 객체를 생성하지만, + 연산자는 문자열 연결 시 내부적으로 StringBuilder 또는 StringBuffer 객체를 사용하여 새로운 문자열을 생성하게 됩니다. 따라서, 문자열 연결 작업이 많아질수록 + 연산자를 사용하는 것보다 concat() 메소드를 사용하는 것이 성능상 유리합니다.

하지만, 자바 5부터는 컴파일러가 문자열 연결 작업을 자동으로 StringBuilder 객체를 사용하도록 최적화하여, + 연산자와 concat() 메소드의 성능 차이가 크게 줄어들었습니다. 따라서, 성능 차이가 크지 않다면 두 가지 방법 중 편한 방법을 사용하면 됩니다.

 

불변(immutable)

String 클래스는 불변(immutable) 클래스입니다. 이는 String 객체를 생성한 후에는 그 값을 변경할 수 없음을 의미합니다. 즉, 한 번 생성된 문자열은 절대로 수정할 수 없으며, 문자열을 아래와 같이 concat() 메소드로 변경하면 새로운 String 객체가 생성됩니다.

 

String str1 = "Hello";
String str2 = str1.concat(" World");	// 새로운 객체 생성

System.out.println(str1); // 출력 결과 : "Hello"
System.out.println(str2); // 출력 결과 : "Hello World"

위의 예제에서 str1은 "Hello" 문자열을 참조하는 String 객체입니다. 이후 str1에 concat() 메서드로 " World"를 추가하면 새로운 String 객체가 생성됩니다. 그러나 str1의 값은 여전히 "Hello"인 채로 유지됩니다. 따라서 str1을 출력하면 "Hello"가, str2는 "Hello World"가 출력됩니다.

 

이번에는 다른 예제를 살펴보겠습니다.

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
System.out.println(str1 == str2); // 출력 결과 : true

str1 += " World";
str2 += " World";
System.out.println(str1 == str2); // 출력 결과 : false

 

위의 예제에서 str1과 str2는 모두 "Hello"를 참조하는 String 객체입니다. 이후 str1과 str2에 각각 += 연산자를 사용하여 " World"를 추가하면, str1과 str2는 각각 "Hello World"를 참조하는 새로운 String 객체를 가리키게 됩니다. 그러나 String 클래스는 immutable(불변)이기 때문에, String 객체가 한 번 생성되면 그 값을 변경할 수 없습니다. 따라서, str1 += " World" 코드는 실제로는 "Hello"에 " World"를 추가하는 것이 아니라, "Hello"와 " World"를 합쳐 새로운 String 객체를 생성하고, str1은 이 새로운 객체를 참조하게 됩니다. 따라서, str1과 str2가 참조하는 객체는 서로 다릅니다. 따라서 str1 == str2를 비교하면 false가 반환됩니다.

 

불변성은 Java에서 매우 중요한 개념 중 하나이며, 이를 잘 이해하고 활용하면 보다 안정적이고 효율적인 코드를 작성할 수 있습니다. 이러한 특성은 멀티스레딩 환경에서 안정적인 동작을 보장하고, 문자열 연산 시 임시 버퍼를 생성하는 오버헤드를 줄여줍니다.

 

문자열 비교 - == VS equals()

그러나 위 예제코드에서 str1과 str2를 equals() 메소드로 비교한다면, "Hello World"라는 같은 문자열을 갖기 때문에 true가 반환됩니다. 이는 String 클래스가 equals() 메소드를 오버라이딩하여, 두 String 객체가 갖고 있는 문자열이 같은지를 비교하도록 구현되어 있기 때문입니다.

 

System.out.println(str1.equals(str2)); // 출력 결과 : true

 

Java에서 == 연산자는 두 개의 객체가 메모리에서 동일한 위치에 있는지를 비교합니다. 즉, 두 개의 객체가 같은 객체인지를 비교합니다. 반면 equals() 메소드는 두 개의 객체가 동일한 값을 갖는지를 비교합니다. 즉, 두 개의 객체가 같은 객체는 아니지만, 같은 값을 갖는 객체인지를 비교합니다. 다음은 == 연산자와 equals() 메소드를 사용하여 String 객체를 비교하는 예제 코드입니다.

 

String str1 = "hello";
String str2 = "hello";
String str3 = new String("hello");

// == 연산자로 비교
System.out.println(str1 == str2); // true
System.out.println(str1 == str3); // false

// equals() 메소드로 비교
System.out.println(str1.equals(str2)); // true
System.out.println(str1.equals(str3)); // true

 

위 코드에서 str1과 str2는 모두 "hello"를 참조하는 동일한 String 객체를 가리키므로, == 연산자를 사용하여 비교하면 true가 반환됩니다. 반면 str1과 str3은 서로 다른 String 객체를 생성하므로 == 연산자를 사용하여 비교하면 false가 반환됩니다. 그러나 equals() 메소드를 사용하여 비교하면, str1과 str2, 그리고 str1과 str3는 모두 동일한 값을 갖기 때문에 true가 반환됩니다.

 

String 객체 생성 - 리터럴 VS new 연산자

Java에서 String 객체는 두 가지 방법으로 생성할 수 있습니다. 리터럴(Literal)로 생성하는 방법과 new 연산자를 사용하여 생성하는 방법입니다. 이 두 가지 방법의 차이점은 객체의 생성과 관리 방식에 있습니다.

리터럴로 문자열 객체를 생성하면, JVM 내부적으로 문자열 리터럴 풀(String Literal Pool)에 문자열을 저장합니다. 이 때, 리터럴로 생성된 문자열 객체는 JVM 내부에서 관리되며, 동일한 리터럴을 가진 문자열 객체가 이미 존재하는 경우, 새로운 객체를 생성하지 않고 기존의 객체를 참조합니다.

new 연산자를 사용하여 문자열 객체를 생성하면, 항상 새로운 객체가 생성되며, 이 객체는 JVM의 일반적인 힙 메모리에 저장됩니다. 즉 리터럴로 생성된 객체와는 다른 메모리 영역에 존재하게 됩니다.

 

📒 JVM의 String literal pool과 힙 메모리
JVM은 메모리를 크게 두 가지 영역으로 구분합니다. 스택(Stack)과 힙(Heap) 영역입니다. 스택은 메소드가 호출될 때마다 할당되는 지역 변수를 저장하는 영역입니다. 힙은 객체를 저장하는 영역으로, 객체 생성 시에 동적으로 할당됩니다. String 클래스의 경우, 리터럴로 생성된 문자열은 String Literal Pool에 저장됩니다. String Literal Pool은 JVM의 힙 영역에서 별도로 관리되며, 같은 내용의 문자열이 있다면 메모리를 공유하여 사용합니다. 이는 메모리 사용량을 줄이는 장점이 있습니다.

다음은 리터럴과 new 연산자를 사용하여 문자열 객체를 생성하는 예제 코드입니다.

String str1 = "hello"; // 리터럴로 생성
String str2 = new String("hello"); // new 연산자로 생성

System.out.println(str1 == str2); // false
System.out.println(str1.equals(str2)); // true

위 코드에서 str1과 str2는 모두 "hello"를 갖는 String 객체입니다. == 연산자로 비교하면, str1과 str2는 서로 다른 객체이므로 false가 반환됩니다. 그러나 equals() 메소드로 비교하면, str1과 str2는 동일한 값을 갖는 객체이므로 true가 반환됩니다.

일반적으로 리터럴을 사용하는 것이 성능상 이점이 있으므로, 가능한 경우 리터럴로 문자열 객체를 생성하는 것이 좋습니다. 그러나 문자열을 동적으로 생성해야하는 경우에는 new 연산자를 사용해야 합니다.

 

---

 

성능 관련 추가 설명 😊

리터럴로 문자열 객체를 생성하는 것이 성능상 이점이 있는 이유는 문자열 리터럴 풀(String Literal Pool)이라는 JVM의 특별한 영역 때문입니다.

리터럴로 문자열 객체를 생성하면, JVM은 이 문자열 객체를 리터럴 풀에 저장합니다. 만약 같은 문자열 리터럴을 가진 문자열 객체가 이미 존재한다면, JVM은 새로운 객체를 생성하지 않고, 이전에 생성된 객체를 참조합니다. 이렇게 문자열 객체를 생성하면, JVM은 불필요한 객체 생성을 피할 수 있어서 메모리 사용량을 줄일 수 있습니다.

반면에 new 연산자로 문자열 객체를 생성하는 경우, 항상 새로운 객체가 생성되므로 이전에 생성된 객체와 같은 내용을 가진 문자열 객체가 여러 개 존재할 수 있습니다. 이 경우, 메모리 사용량이 늘어나고, 가비지 컬렉션(Garbage Collection)이 자주 발생하게 되어 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

또한 리터럴로 생성된 문자열 객체는 컴파일 시점에 생성되므로, 런타임 시 문자열 객체를 생성하는 것보다 더 빠르게 처리됩니다. 따라서 가능한 경우에는 문자열 리터럴을 사용하는 것이 성능상 이점이 있습니다.

 

문자열의 동적 생성 추가 설명 😊

문자열을 동적으로 생성해야 하는 경우는 보통 다음과 같은 상황에서 발생합니다.

 

• 사용자 입력 처리: 사용자가 입력한 값을 문자열로 받아들여야 하는 경우, 입력값에 따라 동적으로 문자열을 생성해야 합니다.
• 파일 처리: 파일에서 읽어들인 데이터를 문자열로 변환하여 처리해야 하는 경우, 파일 크기가 매우 크거나 파일 내용이 동적으로 변경될 수 있는 경우에는 문자열을 동적으로 생성해야 합니다.
• 데이터베이스 처리: 데이터베이스에서 조회한 결과를 문자열로 변환하여 처리해야 하는 경우, 조회 결과에 따라 동적으로 문자열을 생성해야 합니다.
• 웹 애플리케이션 처리: 웹 애플리케이션에서 사용자에게 동적으로 생성된 HTML, CSS, JavaScript 코드를 보여줘야 하는 경우, 이 코드를 문자열로 생성해야 합니다.
• 로그 처리: 로그 파일에 저장할 메시지를 문자열로 생성하여 저장해야 하는 경우, 로그 메시지에 따라 동적으로 문자열을 생성해야 합니다.

 

이 외에도 문자열을 동적으로 생성해야 하는 다양한 상황이 있을 수 있습니다. 이러한 경우에는 StringBuilder나 StringBuffer 클래스를 사용하여 문자열을 동적으로 생성할 수 있습니다. 이 클래스에 대해서는 다음 포스팅에서 자세히 다루겠습니다. 

 

그럼 모두들 열공해요!