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String.md

File metadata and controls

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1 String

  • 자바의 문자열은 java.lang 패키지의 String 클래스의 인스턴스로 관리된다.
  • 소스상에 문자열 리터럴은 String 클래스로 자동 생성되지만 String 클래스의 다양한 생성자를 이용해서 직접 String 클래스를 생성할 수도 있다.
  • 코드에서 문자열 리터럴이 발견될 때마다 컴파일러는 문자열 객체를 만든다.

String Literal

  • 소스 코드에 작성된 문자열
  • 큰 따옴표로 묶는다.
  • 아래에 Hello world! 가 문자열 리터럴이다.
String greeting = "Hello world!";

2 Immutable

  • immutable이란?

    • 객체의 내부 상태가 생성 후 변하지 않는 것을 의미한다.

  • String 클래스에는 여러 가지 메서드가 있으며, 그 중 일부는 문자열을 수정하는 것처럼 보인다.

    • 하지만 문자열은 변경되지 않으므로(immutable) 메서드는 작업을 수행한 새 문자열을 만들고 반환한다.
    • String의 replace() 메소드는 첫 번째 매개값인 문자열을 찾아 두 번째 매개값으로 대치한 완전히 새로운 문자열 생성하고 반환한다.

  • immutable의 장점

    • 캐싱
    • 보안
    • 동기화
    • 성능

3 String Pool

  • String이 저장되는 메모리의 특수한 공간을 의미한다.
  • String은 immutable하기 때문에 JVM은 String에게 할당되는 메모리의 양을 최적화할 수 있다.
  • 오직 하나의 String객체를 String Pool에 생성하고 여러개의 다른 변수들이 하나의 같은 String 객체를 가르키게하여 메모리 자원을 절약할 수 있다.
// s1과 s2 모두 String Pool의 같은 String 객체를 가르키기 때문에 결과는 True이다.
String s1 = "Hello World";
String s2 = "Hello World";
         
assertThat(s1 == s2).isTrue();
  • 메모리 구조
    • s1과 s2 모두 String Pool의 같은 String 객체를 가르키고 있다.

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String 비교 예시

public class StringEqualsExample {
    public static void main(String[] args) {

        String strVar1 = "노영삼";
        String strVar2 = "노영삼";

        if (strVar1 == strVar2) {
            System.out.println("strVar1과 strVar2는 참조가 같음.");
        } else {
            System.out.println("strVar1과 strVar2는 참조가 다름.");
        }

        String strVar3 = new String("노영삼");
        String strVar4 = new String("노영삼");

        if (strVar3 == strVar4) {
            System.out.println("strVar3과 strVar4는 참조가 같음.");
        } else {
            System.out.println("strVar3과 strVar4는 참조가 다름.");
        }

        if (strVar3.equals(strVar4)) {
            System.out.println("strVar3과 strVar4는 문자열이 같음.");
        }
    }
}

//결과
strVar1과 strVar2는 참조가 같음.
strVar3과 strVar4는 참조가 다름.
strVar3과 strVar4는 문자열이 같음.

4 immutable의 장점

4.1 Caching

  • String의 hash 값은 빈번히 사용된다.
    • HashMap, HashTable, HashSet 등에서
    • String의 hashCode() 메서드는 빈번히 호출된다는 의미다.
  • String은 immutable하기 때문에 값이 변하지 않는다.
    • 따라서 hashCode()를 캐싱을 사용하도록 구현할 수 있다.

4.2 Security

예시

void criticalMethod(String userName) {
  // perform security checks
  if (!isAlphaNumeric(userName)) {
    throw new SecurityException(); 
  }

  // do some secondary tasks
  initializeDatabase();

  // critical task
  connection.executeUpdate("UPDATE Customers SET Status = 'Active' " +
                           " WHERE UserName = '" + userName + "'");
}
  • 만약 스트링이 mutable하다면 executeUpdate() 메서드를 실행할 시점에 보안 점검이 안전한지 확실할 수 없다.
  • userName에 대한 레퍼런스를 criticalMethod를 호출한 메서드가 가지고 있기 때문에 보안 점검 이후에 userName의 값을 바꿀 수 있기 때문이다

4.3 Synchronization

  • immutable하면 thread safe하다고 말할 수 있다.
  • 그 이유는 객체의 내부 상태가 생성 후 변하지 않기 때문이다.
  • 따라서 immutable한 객체는 멀티 스레드가 동시에 접근해도 문제가 되지 않는다.

4.4 Performance

  • 오직 하나의 String객체를 String Pool에 생성하고 여러개의 다른 변수들이 하나의 같은 String 객체를 가르키게하여 메모리 자원을 절약할 수 있다.

5 자주 사용되는 String 메소드

Modifier and Type Method Description
char charAt(int index) Returns the char value at the specified index.
boolean equals(Object anObject) Compares this string to the specified object.
byte[] getBytes() Encodes this String into a sequence of bytes using the platform's default charset, storing the result into a new byte array.
int indexOf(String str) Returns the index within this string of the first occurrence of the specified substring.
int length() Returns the length of this string.
String substring(int beginIndex, int endIndex) Returns a string that is a substring of this string
String substring(int beginIndex) Returns a string that is a substring of this string.

6 StringTokenizer 클래스

  • 문자열이 특정 구분자로 연결되어 있을 경우, 구분자를 기준으로 부분 문자열을 분리 하기 위해서는 String의 split() 메소드를 이용한다.
  • 또는 java.util 패키지의 StringTokenizer 클래스를 이용할 수 있다.
  • split()은 정규 표현식으로 구분하고, StringTokenizer는 문자로 구분한다는 차이점이 있다.

StringTokenizer 메소드

Modifier and Type Method Description
int countTokens() Calculates the number of times that this tokenizer's nextToken method can be called before it generates an exception.
boolean hasMoreElements() Returns the same value as the hasMoreTokens method.
boolean hasMoreTokens() Tests if there are more tokens available from this tokenizer's string.
Object nextElement() Returns the same value as the nextToken method, except that its declared return value is Object rather than String.
String nextToken() Returns the next token from this string tokenizer.
String nextToken(String delim) Returns the next token in this string tokenizer's string.

예시

StringTokenizer st = new StringTokenizer("문자열", "구분자");

// 구분자 생략시 공백이 기본 구분자가 된다.
StringTokenizer st = new StringTokenizer("문자열"); 					

// 모든 token 접근 방식1
int countTokens = st.countTokens();
for (int i = 0; i < countTokens; i++) {
  String token = st.nextToken();
}

// 모든 token 접근 방식2
while (st.hasMoreTokens()){
  String token = st.nextToken();
}

7 StringBuilder 클래스

문자열을 저장하는 String 내부의 문자열을 수정할 수 없다. 예를 들어 String의 replace() 메소드는 내부의 문자를 대치하는 것이 아니라 대치된 새로운 문자열을 리턴한다. 문자열을 더하는 연산도 마찬가지다. 문자열을 결합하는 + 연산자를 많이 사용하면 그만큼 String 객체의 수도 늘어나기에 성능 저하의 요인이된다. 따라서 문자를 변경하는 작업이 많을 경우 String 클래스보다 StringBuffer 클래스 또는 StringBuilder 클래스를 사용하는 것이 좋다.

  • 클래스 내부 버퍼에 문자열을 저장해 두고 추가, 수정, 삭제 작업을 할 수 있도록 설계되어 있다.
  • StringBuilder와 StringBuffer의 사용법은 동일하다
  • StringBuilder는 단일 스레드 환경에서만 사용하도록 설계되어 있다.
    • StringBuilder는 Thread Safe하지 않다.
    • StringBuffer는 Thread Safe하다
  • 버퍼가 부족할 경우 자동으로 버퍼의 크기를 늘리기 때문에 초기 버퍼의 크기는 그다지 중요하지 않다

초기화

// 16개의 문자들을 저장할 수 있는 초기 버퍼를 가진 StringBuilder 생성
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 매개변수 capacity 만큼의 버퍼 크기를 가진 StringBuilder 생성
StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
// 주어진 문자열 + 16 만큼의 버퍼 크기를 가진 StringBuilder 생성
StringBuilder sb = new StringBuilder("Java");

자주 사용되는 메소드

Modifier and Type Method Description
StringBuilder append(String str) Appends the specified string to this character sequence.
StringBuilder insert(int offset, String str) Inserts the string into this character sequence.
StringBuilder replace(int start, int end, String str) Replaces the characters in a substring of this sequence with characters in the specified String.
StringBuilder reverse() Causes this character sequence to be replaced by the reverse of the sequence.
StringBuilder delete(int start, int end) Removes the characters in a substring of this sequence.
StringBuilder deleteCharAt(int index) Removes the char at the specified position in this sequence.

8 StringBuffer 클래스

문자열을 저장하는 String 내부의 문자열을 수정할 수 없다. 예를 들어 String의 replace() 메소드는 내부의 문자를 대치하는 것이 아니라 대치된 새로운 문자열을 리턴한다. 문자열을 더하는 연산도 마찬가지다. 문자열을 결합하는 + 연산자를 많이 사용하면 그만큼 String 객체의 수도 늘어나기에 성능 저하의 요인이된다. 따라서 문자를 변경하는 작업이 많을 경우 String 클래스보다 StringBuffer 클래스 또는 StringBuilder 클래스를 사용하는 것이 좋다.

  • 클래스 내부 버퍼에 문자열을 저장해 두고 추가, 수정, 삭제 작업을 할 수 있도록 설계되어 있다.

StringBuilder와 차이점

  • 멀티 스레드 환경에서 사용할 수 있도록 동기화가 적용되어 있어 Thread Safe하다

9 StringBuilder, StringBuffer 비교

  • 메서드에 synchronized 키워드를 적용 멀티 스레드 환경에서도 thread-safe하다

StringBuilder의 append 메서드

@Override
@HotSpotIntrinsicCandidate
public StringBuilder append(String str) {
  super.append(str);
  return this;
}

StringBuffer의 append 메서드

@Override
@HotSpotIntrinsicCandidate
public synchronized StringBuffer append(String str) {
  toStringCache = null;
  super.append(str);
  return this;
}

참고