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문자열: 가변성과 불변성의 이해

Linda Hamilton

Nov 11, 2024 am 03:48 AM

Strings: Understanding Mutability and Immutability

Java에서는 문자열이 여러 애플리케이션에서 조작, 결합 및 저장되는 경우가 많으므로 불변과 변경 가능 문자열 처리 간의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 효율적인 코드를 작성하는 데 중요합니다. 이 게시물에서는 Java 문자열의 가변성과 불변성의 개념을 살펴보고 Java가 String, StringBuilder 및 StringBuffer와 같은 고유한 클래스를 제공하는 이유를 자세히 살펴봅니다.

1. 자바에서 문자열의 불변성

Java에서 문자열은 불변입니다. 즉, 문자열 개체가 생성되면 해당 값을 변경할 수 없습니다. 이 속성은 다중 스레드 환경의 보안, 성능 및 메모리 효율성 측면에서 유용합니다. 불변성은 다음을 보장합니다.

일관성: 문자열에 값이 할당되면 그 값은 그대로 유지됩니다.
스레드 안전성: 여러 스레드가 동기화 없이 동일한 String 인스턴스를 안전하게 사용할 수 있습니다.
메모리 효율성: Java에는 문자열 개체를 효율적으로 관리하기 위한 내부 문자열 풀이 있습니다. 이 풀은 각 리터럴 문자열의 단일 복사본을 저장하여 가능한 경우 재사용합니다.

예:

String greeting = "Hello";
greeting = greeting + " World";  // A new String object is created
System.out.println(greeting);  // Output: Hello World

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예제에서 " World"를 연결하면 원래 문자열이 수정되지 않고 새 문자열이 생성됩니다. 다음에 살펴보겠지만 이 프로세스는 반복적인 수정을 처리할 때 비효율적일 수 있습니다.

2. 가변 시나리오에서 문자열 사용: 단점

String의 불변성은 중요한 특성이지만 자주 수정이 필요한 상황에서 사용하면 메모리 및 성능 문제가 발생할 수 있습니다. 문자열이 변경될 때마다 새 개체가 생성되어 메모리 사용량이 늘어나고 가비지 수집기에 부담이 가중됩니다.

다음 알파벳 연결 예를 살펴보세요.

private String alphabetConcat() {
    String series = "";
    for (int i = 0; i < 26; i++) {
        series += (char) ('a' + i);
        System.out.println(series); // Outputs: a ab abc abcd ...
    }
    return series;
}

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설명:

String의 불변성으로 인해 반복할 때마다 새로운 String 객체가 생성되며, 결과적으로 이 코드는 O(n^2)의 시간 복잡도로 실행되므로 매우 비효율적입니다.

또한 이 접근 방식은 각 중간 문자열 객체가 힙에 별도로 저장되기 때문에 메모리 비효율성을 초래합니다. 이러한 사용되지 않는 개체가 축적되어 가비지 수집 오버헤드가 증가합니다.

3. 변경 가능한 대안: StringBuilder 및 StringBuffer

Java는 문자열이 자주 수정되는 경우를 처리하기 위해 StringBuilder 및 StringBuffer와 같은 변경 가능한 대안을 제공합니다.

효율적인 가변성을 위해 StringBuilder 사용

StringBuilder는 변경 가능한 클래스입니다. 즉, 문자열을 내부에서 수정할 수 있습니다. 이렇게 하면 중간 개체 생성을 방지하여 성능이 향상되므로 문자열 조작이 많은 시나리오에 이상적인 선택이 됩니다. 이전 예의 작동 방식은 다음과 같습니다.

String greeting = "Hello";
greeting = greeting + " World";  // A new String object is created
System.out.println(greeting);  // Output: Hello World

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여기서 StringBuilder는 루프 전체에서 동일한 객체를 수정하여 O(n)의 시간 복잡도를 가져 String보다 훨씬 효율적입니다.

기억해야 할 핵심 사항

문자열은 불변이며 메모리 최적화를 위해 문자열 풀의 지원을 받습니다.
StringBuilder와 StringBuffer는 변경 가능입니다. StringBuilder는 더 빠르지만 스레드에 안전하지 않습니다. 반면 StringBuffer는 동기화되고 스레드에 안전하지 않습니다.
자주 수정하는 단일 스레드 시나리오에서 StringBuilder를 사용하세요.
불변성이 필요하거나 최소한의 수정이 필요한 경우 문자열을 사용하세요.

결론

이 게시물은 가변성과 효율성을 기반으로 String, StringBuilder 또는 StringBuffer를 언제 사용해야 하는지 이해하기 위한 기반을 마련합니다. 다음 게시물에서는 스레드 안전성과 동시성 시나리오를 탐색하면서 StringBuilder와 StringBuffer의 차이점을 더 자세히 살펴보겠습니다.