[Java] String, StringBuilder, StringBuffer의 차이

String

final 관련 글을 보면 String은 immutable class 중 하나라고 되어있다.
String에 대해 자세히 살펴보자

String 클래스의 인스턴스는 상수 형태의 인스턴스이다.

String의 인스턴스는 상수의 성격을 갖는다고 표현을 한다.
String의 인스턴스에 저장된 문자열 데이터의 변경이 불가능하기 때문이다.

String str = "Constant String";

이렇게 저장된 문자열 데이터는 결코 바꿀 수 없다!

바꾸는 메소드가 제공되지 않을 뿐 아니라 문자열 데이터에 직접적인 접근도 불가능하기 때문에 바꿀 수 있는 방법이 전혀 없다.

상수 형태로 String 클래스를 정의한 이유는 무엇일까?

인스턴스의 생성은 시스템에 부담되는 요소인데 자바에서는 문자열을 표현할 때마다 인스턴스가 생성되니, 생성을 최소화할 필요가 있었다.
그래서 다음과 같은 원칙이 기준이 되었다.

“문자열이 동일한 경우에는 하나의 String 인스턴스만 생성해서 공유하도록 한다!”

class ImmutableString
{
    // ... 생략
    String str1 = "sunrise"
    String str2 = "sunrise"
    String str3 = "lee"

    if(str1==str2)
        System.out.println("동일 인스턴스 참조");
    else
        System.out.println("다른 인스턴스 참조");

    if(str2==str3)
        System.out.println("동일 인스턴스 참조");
    else
        System.out.println("다른 인스턴스 참조");
}

결과

동일 인스턴스 참조
다른 인스턴스 참조

위 상황에서는 str1과 str2가 함께 동일한 인스턴스를 참조한다.
이때, 참조변수 str2를 이용해서 저장되어 있던 문자열을 “sunrise” 으로 바꾼다면 함께 인스턴스를 참조하던 str1은 자신의 동의 없이 바뀌어버린 문자열을 확인하며 황당할 것이다.

따라서 자바는 인스턴스 생성의 수를 줄이기 위해서 동일한 문자열 데이터로 구성되는 String 인스턴스의 생성을 하나로 제한한다.
그리고 이를 통한 문제의 발생을 막기 위해서 String 인스턴스의 데이터 변경은 허용하지 않고 있다.

자바에서는 문자열을 복사한다는 표현을 쉽게 찾아보기 어렵다.

String을 새로 생성함과 동시에 복사하는 것이 목적이라면, 아래와 같이 코드를 작성해야 한다.

- 별도의 인스턴스에 저장하기 위해 새로운 String 인스턴스 생성하는 방법.

String str1 = "Best String";
String str2 = new String(str1);

String = “ “ vs new String(“ “) 의 차이

[두 가지 방법으로 String]

자바의 문자열은 java.lang 패키지의 String 클래스의 인스턴스로 관리된다.
1)String=”aa” 를 하면 문자열은 String 객체로 자동 생성되지만
2)String 클래스의 다양한 생성자를 이용해서 직접 String 객체를 생성하고 사용 할 수 있다.
ex)String s3 = new String(“Cat”);

즉, 첫 번째는 문자열 리터럴 생성 방식, 두 번째는 생성자인 new 연산자를 이용한 문자열 생성 방식인데 겉으로 보았을 때의 문법 차이도 있지만 실제 메모리에 할당되는 영역에도 차이가 있다.(위 이미지 참고)

+ 연산을 통한 문자열 합치기

'+' 연산을 사용해서 문자열을 합치면 StringBuilder 클래스를 만들어 문자열로 돌려준다.

String a = "sun"+"rise";
// 아래와 같다
String b = new StringBuilder("sun").append("rise").toString();

그렇기 때문에 문자열을 합치는 일이 잦을 때 + 연산을 쓰면 성능이 떨어지며 메모리 사용도 비효율적이다.

문자열을 합치는 작업이 많을 경우에는 StringBuilder 클래스를 사용하여 문자열을 합치는게 좋다.

* 참고 : String.concat 보다 StringBuilder, StringBuffer가 월등히 빠르다.

그 이유는 String.concat 내부적으로 String을 배열로 재구성하고 합치는 과정을 진행하기 때문이다.

StringBuilder

“가변”
문자열의 저장 및 변경을 위한 메모리 공간(버퍼)을 내부에 지니고 있으며 이 메모리 공간은 크기가 자동으로 조절된다는 특징이 있다.

중요하게 여겨지는 메소드는 append와 insert이다.

class BuilderString{
    // ... 생략
    StringBuffer strBuf = new  StringBuffer("AB");
    strBuf.append(25);
    strBuf.append('Y').appned(true);
    System.out.println(strBuf);

    stfBuf.insert(2.false);
    strBuf.insert(strBuf.length(),'Z');
    System.out.println(strBuf);
}

결과

AB25Ytrue
ABfalse25YtrueZ

append 메소드의 반환 형태는 ‘strBuf의 참조 값’ 이다.
즉, 자신의 참조 값을 반환하는 것이다.
때문에 아래와 같이 연이은 메소드의 호출이 가능하다.

new StringBuilder().append(1).append("Lemon").append(2).toString();

toString() 메소드는 StringBuilder인스턴스가 저장하고 있는 문자 데이터들을 하나로 모아서 String 인스턴스를 생성하여, 생성된 인스턴스의 참조 값을 반환한다.
따라서 이 과정에서 또 하나의 인스턴스를 생성하기 때문에 총 2개의 인스턴스가 생성되는 셈이다.

StringBuilder는 버퍼의 크기를 스스로 확장한다.

StringBuilder의 내부에 존재하는 버퍼는 자동으로 크기가 증가하도록 설계되어 있다. 그러나 필요에 따라서는 그 크기를 조절할 수도 있다.

public StringBuilder() // 16개의 문자 저장 버퍼 생성
public StringBuilder(int capacity) // capacity 개의 문자 저장 버퍼 생성
public StringBuilder(String str) // str.length()+16개의 문자 저장 버퍼 생성

버퍼의 크기를 확장하는 작업은 많은 연산이 요구되는 작업이기 때문에, 가급적 필요로 하는 버퍼의 크기를 미리 할당하는 것이 성능에 도움이 된다.

StringBuffer

“StringBuffer 클래스는 Thread-safe 하다.”
“StringBuffer는 쓰레드에 안전하지만, StringBuilder는 쓰레드에 안전하지 못하다.”

통신을 하거나, 다른 Thread와 공유하거나 비동기 작업이 필요한 상황이라면 StringBuffer를 쓰는 것이 좋다.

References
도서 : 난 정말 JAVA를 공부한 적이 없다구요!

https://ict-nroo.tistory.com/18 [개발자의 기록습관]

https://dev.to/composite/string-2l5a

내가 보기 위한 기록