자바 String 완전 정리 [CS 면접 박살내기]

자바 String 완전 정리 🎯

자바를 배우면서 가장 많이 사용하게 되는 것이 바로 String이다. 그런데 String이 왜 특별한지, StringBuilder와는 어떤 차이가 있는지, String Pool은 무엇인지… 이번에는 자바의 String에 대해 차근차근 알아보자.

String의 특별함 🎭

자바에서 String은 다른 클래스들과는 달리 매우 특별한 위치를 차지한다.

• 가장 많이 사용되는 클래스: 거의 모든 자바 프로그램에서 사용
• 불변 객체(Immutable): 한 번 생성되면 내용이 변경되지 않음
• 특별한 메모리 관리: String Pool을 통한 메모리 최적화
• 연산자 오버로딩: + 연산자로 문자열 연결 가능

이런 특별함 때문에 String을 제대로 이해하는 것이 중요하다.

String vs StringBuilder 비교 ⚖️

1. 불변(immutable) vs 가변(mutable)

항목	String	StringBuilder
변경 가능 여부	❌ 불변 객체 (immutable)	✅ 가변 객체 (mutable)
예시	str += "a" → 새로운 객체 생성	sb.append("a") → 같은 객체에 추가
메모리 사용	매번 새 객체 생성	같은 객체 재사용

String의 불변성:

String str = "Hello";
str += " World";  // 새로운 String 객체가 생성됨
// 원래 "Hello"는 가비지 컬렉션 대상이 됨

StringBuilder의 가변성:

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World");  // 같은 객체에 추가
// 메모리 효율적

2. 성능 차이 🚀

String은 문자열 변경이 많을 경우 매번 새로운 객체가 생성되므로 비효율적이다. 반면 StringBuilder는 문자열 추가/삭제/변경이 많은 작업에 훨씬 빠르다.

// ❌ 비효율적인 방식 (String)
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    result += i;  // 매번 새로운 String 생성
}

// ✅ 효율적인 방식 (StringBuilder)
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);  // 같은 객체에 추가
}
String result = sb.toString();

성능 비교:

• String: O(n²) - 루프마다 새 객체 생성
• StringBuilder: O(n) - 한 번에 처리

3. 스레드 안전성 🔒

클래스	스레드 안전성	사용 환경
String	✅ (불변이므로 안전)	모든 환경
StringBuilder	❌ (동기화 X)	단일 스레드용
StringBuffer	✅ (동기화 O)	멀티스레드용

// 멀티스레드 환경에서는 StringBuffer 사용
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 동기화된 메서드들로 안전하게 사용 가능

4. 언제 무엇을 사용할까? 🤔

String 사용 시기:

• 문자열이 고정되어 있고 변경이 적은 경우
• 멀티스레드 환경에서 안전성이 중요한 경우
• 간단한 문자열 조작

StringBuilder 사용 시기:

• 루프 안에서 문자열을 반복적으로 수정하는 경우
• 성능이 중요한 경우
• 단일 스레드 환경

String Pool의 비밀 🏊‍♂️

String Pool이란?

자바는 같은 문자열 리터럴을 여러 번 생성하지 않고, 공유해서 사용하는 방식을 채택했다. 이 공유 저장소가 바로 String Constant Pool (또는 intern pool)이다.

• 저장 위치: Heap 메모리의 특별한 영역
• 목적: 메모리 절약과 성능 향상
• 자동 관리: 문자열 리터럴은 자동으로 Pool에 등록

String Pool의 작동 방식

String s1 = "hello";
String s2 = "hello";

System.out.println(s1 == s2); // true (같은 주소 참조)
System.out.println(s1.equals(s2)); // true (내용이 같음)

동작 과정:

1. s1 = "hello" → String Pool에 “hello” 저장
2. s2 = "hello" → Pool에서 기존 “hello” 참조
3. s1과 s2는 같은 메모리 주소를 가리킴

new 키워드의 차이점

String s1 = "hello";           // String Pool 사용
String s2 = new String("hello"); // 새로운 객체 생성

System.out.println(s1 == s2); // false (다른 주소)
System.out.println(s1.equals(s2)); // true (내용은 같음)

new 키워드 사용 시:

• String Pool에 “hello”가 있어도 무시
• Heap 메모리에 새로운 객체 생성
• 메모리 사용량 증가

intern() 메서드의 활용

String s1 = "hello";
String s2 = new String("hello").intern();

System.out.println(s1 == s2); // true (intern으로 Pool에 등록)

intern() 메서드:

• 문자열을 String Pool에 등록
• 이미 같은 값이 있으면 그걸 참조
• 메모리 절약 효과

실제 사용 예시 💻

1. 로그 메시지 생성

// ❌ 비효율적
String log = "";
for (String item : items) {
    log += "[" + item + "] ";  // 매번 새 객체
}

// ✅ 효율적
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String item : items) {
    sb.append("[").append(item).append("] ");
}
String log = sb.toString();

2. SQL 쿼리 동적 생성

public String buildQuery(String table, List<String> columns) {
    StringBuilder query = new StringBuilder("SELECT ");
    
    for (int i = 0; i < columns.size(); i++) {
        query.append(columns.get(i));
        if (i < columns.size() - 1) {
            query.append(", ");
        }
    }
    
    query.append(" FROM ").append(table);
    return query.toString();
}

3. 문자열 비교 최적화

// ❌ 비효율적
if (str.equals("CONSTANT")) { ... }

// ✅ 효율적 (String Pool 활용)
if ("CONSTANT".equals(str)) { ... }
// 또는
if (str == "CONSTANT") { ... }  // 리터럴끼리만 가능

주의사항 ⚠️

1. String Pool 메모리 누수

// 위험: 대량의 문자열이 Pool에 쌓임
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    String str = "prefix" + i;  // 각각 다른 문자열
}

2. StringBuilder 초기 용량 설정

// ✅ 용량을 미리 설정하면 성능 향상
StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);  // 예상 크기 설정

3. 문자열 비교 시 주의

String s1 = "hello";
String s2 = new String("hello");

// ❌ 잘못된 비교
if (s1 == s2) { ... }  // false

// ✅ 올바른 비교
if (s1.equals(s2)) { ... }  // true

면접용 핵심 정리 🎯

String의 특징

“String은 불변 객체로, 한 번 생성되면 내용이 변경되지 않으며, String Pool을 통해 메모리를 최적화한다. 문자열 변경 시마다 새로운 객체가 생성되므로 성능상 비효율적일 수 있다.”

StringBuilder의 특징

“StringBuilder는 가변 객체로, 내부 버퍼를 사용해 같은 객체에서 문자열을 수정할 수 있다. 문자열 변경이 많은 작업에서 String보다 훨씬 효율적이지만, 스레드 안전하지 않다.”

String Pool의 역할

“String Pool은 Heap 메모리의 특별한 영역으로, 같은 문자열 리터럴을 공유하여 메모리를 절약하고 비교 성능을 향상시킨다. new 키워드로 생성한 문자열은 Pool을 사용하지 않는다.”

사용 가이드라인

“고정된 문자열이나 멀티스레드 환경에서는 String을, 반복적인 문자열 변경이나 성능이 중요한 경우에는 StringBuilder를 사용한다. String Pool을 활용하면 메모리와 성능을 최적화할 수 있다.”

결론 🎉

자바의 String은 단순해 보이지만 내부적으로는 매우 정교한 메모리 관리와 최적화가 이루어지고 있다.

• String: 불변성과 안전성을 통한 안정성
• StringBuilder: 가변성을 통한 성능 최적화
• String Pool: 메모리 효율성을 위한 공유 메커니즘 🏊‍️

이런 기본 개념을 정확히 이해하고 있다면, 면접에서도 자신 있게 답변할 수 있을 것이다! 💪