String, StringBuffer, StringBuilder

String

String 클래스는 불변(Immutable)한 문자열을 나타낸다. 한 번 문자열 리터럴이 생성되면 수정할 수 없다. Java에서는 String Constant Pool 또는 상수풀(Constant Pool)이라고 하는 문자열 리터럴을 관리하는 특별한 메모리 영역으로, JVM 내부에 존재하며 문자열 리터럴을 저장하고 재사용하는 역할을 한다.

문자열 리터럴이란?
문자열 리터럴은 소스코드에서 문자열 값을 표현하는 고정된 문자열이다.

Constant Pool의 특징

1. 문자열 리터럴의 재사용: Constant Pool은 리터럴을 중복하여 생성하지 않도록 하나의 인스턴스로 관리한다. 동일한 문자열을 참조하면 결국 같은 인스턴스를 참조하게 된다.
2. 불변성: 문자열 리터럴은 불변하여 수정할 수 없다. 문자열을 변하려고 하면 새로운 문자열을 생성한다.
3. 메모리 절약: Constant Pool에 이미 저장되어있는 리터럴이 있다면 새로 생성하지 않고 기존의 문자열을 사용하여 메모리를 절약한다.

String str = "Hello, ";
str += "world!"; // 새로운 문자열 생성.
// 현재 Constant Pool에는 "Hello, "와 "Hello, world!" 두 리터럴이 저장되어있다.
String a = "A"; // Constant Pool에 "A" 추가.
String b = "A"; // 이미 상수 풀에 저장된 "A" 문자열을 참조한다.
System.out.println(a == b); // 같은 문자열을 참조하고 있기 때문에 true.

Constant Pool에 저장되는 리터럴과 new 연산자를 사용한 String 객체는 차이가 있다

리터럴은 상수 문자열(constant strings)로 취급되어 상수풀에 저장되지만, new 연산자를 사용하여 문자열 객체를 생성하면 리터럴이 아닌 새로운 문자열 객체를 생성하게 되어 Heap영역에 저장된다. 상수 풀을 사용하면 문자열의 비교 및 메모리 관리가 효율적으로 이루어지므로 문자열 리터럴을 많이 사용하는 경우 성능 및 메모리 효율성을 향상시킬 수 있다.

String str1 = "string"; // Constant Pool에 문자열 리터럴로 저장.
String str2 = new String("string"); // heap 영역에 String 객체로 저장.
System.out.println(str1 == str2); // false, 둘은 참조가 다르다.

StringBuffer, StringBuilder

StringBuffer와 StringBuilder는 String과 달리 가변객체(Mutable)이므로 수정이 가능하다. 또한 잦은 문자열 수정이 필요할 때 불변객체인 String을 사용하면 새로운 리터럴 문자열이 계속해서 Constant Pool에 생성되지만, 가변객체를 사용하여 문자열을 수정하면 새로 생성하지 않고 기존 객체가 수정되기 때문에 불변객체의 단점을 극복할 수 있다.

• StringBuffer → 동기화를 지원 O. multi-thread 환경에서 thread-safe.
• StringBuilder → 동기화를 지원 X. Not thread-safe, single-thread 환경에서 성능이 StringBuffer보다 좋음.
• StringBuffer, StringBuilder는 heap영역에 저장된다.
  

// StringBuffer
StringBuffer buffer = new StringBuffer("Hello, ");
buffer.append("world!"); // 기존 객체를 수정

// StringBuilder
StringBuilder builder = new StringBuilder("Hello, ");
builder.append("world!"); // 기존 객체를 수정

또한 StringBuffer와 StringBuilder는 append() 메서드는 StringBuffer, StringBuilder 자체를 반환하기 때문에 여러 메서드 호출을 연쇄적으로 할 수 있고 문자열을 동적으로 생성하고 조작할 수 있다.

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불변(Immutable)객체란?

객체 생성 이후에는 객체의 상태가 바뀌지 않는 객체.

장점

1. 이해하기 쉽고 안정적인 서비스 개발에 도움이 된다.
2. map, set, cache에 쓰기 적절.(객체의 중복제거)
3. (일반적으로) Thread-safe.
4. 불변 객체를 필드로 쓰면 방어적 복사를 할 필요가 없다.

어떤 클래스를 불변(immutable)으로 만들고 싶다면?

• 상태 변경 메서드 제거
• 모든 필드 private final 지정
• 클래스 상속 금지(class에 final)
• Mutable 객체의 레퍼런스 공유 금지

만약 불변 객체로 선언한 필드를 가변적으로 사용하려면 mutable객체의 레퍼런스를 공유해서 사용하지 않고 방어적 복사를 활용해서 새로운 객체를 반환하면 가능.