자바 프로그래밍에서 문자를 다룰 때, 기본형(Primitive type) char 과 참조형(Reference type) String 을 사용하곤 합니다.
문득 이런 궁금증이 생겼습니다.
문자열은문자 배열을 뜻하는 거 아닌가?
문자열을 다루는 String 과문자 배열인 char[] 의 차이점이 뭘까..? 😮
그래서 String에 관한 궁금증을 ChatGPT에게 물어봤습니다.
1. char[] vs String 에 관한 질문
🙋♀️ 자바에서 char array랑 String 차이점이 뭐야?
자바에서 char[] 이랑 String 차이점이 무엇인지 물어보았더니, 다음과 같이 설명해 주었습니다.
🤖💬
Java에서 char[] 과 String 은 문자 또는 문자 시퀀스를 저장하는 데 사용되는 두 가지 데이터 유형이야.
char[] 는 문자 배열이며, 배열의 각 요소는 단일 문자야.
char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};String 은 문자 시퀀스를 나타내는 Java의 내장 데이터 타입이야.
다음과 같은 방법으로 생성할 수 있어.
String greeting = "Hello";
String greeting = new String("Hello");Java에서 char[] 과 String 의 주요 차이점
- 불변성: String은 불변 객체야. 즉, 생성된 후에 값을 변경할 수 없지. 반면에 char[]은 값을 변경할 수 있어.
- 길이: String의 길이는
length()메서드로 얻을 수 있고, char[]의 길이는length필드로 알 수 있어.- 병합: String의 경우,
+연산자 또는concat()메서드를 이용해서 두 개의 String 객체를 쉽게 병합할 수 있어. 반면, 두 개의 char[]을 병합하려면 새 배열을 만들고 두 배열의 요소를 여기에 복사해야 해.- 메서드: String의 경우에는,
substring(),replace(),toUpperCase()등과 같이 문자열을 조작하는 여러 메서드를 제공하는데, char[]에 사용할 수 있는 메서드는 없어.
일반적으로 String 은 사용하기 쉽고 문자 조작할 때 편리한 메서드를 제공하고,
char[] 은 개별 문자를 자주 수정해야 하는 경우에 더 유연하고 효율적이야.
🙋♀️ 그럼 String이랑 비교했을 때, char[] 쓰는 장점은 뭐야? 언제 사용해?
🤖💬
String 보다 char[]을 사용하는 게 더 좋은 상황들이 있지.
- 가변성: char[]은 가변 객체야. 즉, 배열이 생성된 후에도 내용을 변경할 수 있지. 반면, String은 불변 객체라 생성된 후에는 내용을 변경할 수 없어. 만약 문자열의 내용을 자주 수정해야 하는 경우라면 char[]을 사용하는 게 더 좋겠지.
- 성능: 앞서 말했다시피, char[]은 변경이 가능하기 때문에 새로운 객체를 만들지 않고도 내용을 수정할 수 있어. 그러니까 내용이 수정될 때마다 새로운 객체를 만드는 String에 비해서, 더 나은 성능을 얻을 수 있는 상황도 있지.
- 메모리 사용: char[]은 길이나 해시 코드처럼 문자열에 대한 추가 정보를 저장하지 않기 때문에 String에 비해 메모리 효율성이 더 높을 수 있어.
- 보안: char[]은 사용하고 나서 깨끗이 지울 수 있기 때문에 민감한 정보가 사용되는 경우라면 String 보다 안전할 수 있지.
String을 쓸지, char[]을 쓸지는 애플리케이션의 요구 사항에 따라 달라.
일반적으로 문자열의 내용을 자주 수정할 필요가 없고, 메모리 사용이나 보안에 대해 걱정하지 않는 경우에는 String을 사용하지. 반면, 내용을 자주 수정해야 하거나 메모리 사용이나 보안이 걱정되거나, 성능을 최적화해야 한다면 char[]을 사용하는 게 좋겠지?
2. String에 관한 질문
🙋♀️ 아까 double quotes("")랑 new 연산자로 String 객체를 만들 수 있다고 했잖아. 그 둘의 차이는 뭔데?
🤖💬
double quotes("")를 사용하는 것과 new 연산자를 사용하는 것은 String 객체가 만들어지고 메모리에 어떻게 저장되는지에 따라 달라.
String greeting = "Hello";
이렇게 String 객체를 만들 때는, string pool이라고 부르는 특수한 메모리 영역에 이미 Hello가 있는지 없는지 확인해. 이미 존재하는 경우라면, Java는 string pool에 있는 기존 객체에 대한 참조를 반환해. 만약 없는 경우라면, Java는 string pool에 새로운 객체를 만들고 해당 객체에 대한 참조를 반환하지.
String greeting = new String("Hello");
반면 new 연산자로 String 객체를 만들 때는, 힙 영역에 새로운 객체가 생성되고 해당 객체에 대한 참조가 반환되는 거야. new 연산자로 만든 String 객체는 string pool에 저장되지 않아.
일반적으로 전자의 방식이 후자의 방식보다 더 효율적이야. string pool을 사용하고, 힙 영역에 계속 새로운 객체를 생성하는 오버헤드를 피할 수 있거든. 하지만 다른 객체와 구별되는 참조를 사용하기 위해 새 객체를 만들어야 하는 경우에는 new 연산자를 사용해야 할 수도 있지.
두 방식의 차이점을 보여줄게.
String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = new String("Hello");
String s4 = new String("Hello");
System.out.println(s1 == s2); // true
System.out.println(s1 == s3); // false
System.out.println(s3 == s4); // false여기서 s1과 s2는 string pool에 있는 동일한 String 객체에 대한 참조니까 s1 == s2의 결과는 true야.
반면, s3와 s4는 힙 영역에 있는 두 개의 개별 객체에 대한 참조니까 s3 == s4의 결과는 false지.
🙋♀️ string pool이랑 heap이 달라? string pool은 어디에 있는데?
🤖💬
string pool이랑 heap은 다른 메모리 영역이야.
string pool은 객체가 저장되는 힙 영역 내의 특수 메모리 영역이야. string pool의 목적은 String 객체 스토리지를 최적화하고, String 객체에 의해 사용되는 메모리 양을 줄이는 거야.
반면, heap 영역은 String 객체를 포함한 모든 객체가 저장되는 Java의 일반 메모리 영역이야.
유의할 점은 string pool과 heap 영역 모두 JVM(Java Virtual Machine) 메모리의 일부라는 것!
JVM 메모리는 용도에 따라 여러 영역으로 나뉘고, string pool은 이런 영역 중 하나야.
JVM 메모리와 관련해서 더 자세히 알려달라고 했는데, 위에서 말한 거랑 비슷한 내용이네요.
정리하자면,
1) double quotes("")로 String 객체 생성
string pool에 이미 동일한 String 객체가 있는지 확인합니다. 있다면, 새로 객체를 생성하지 않고 이미 있는 객체에 대한 참조를 반환하므로 String 객체에 사용되는 메모리 양을 줄일 수 있는 것입니다.2) new 연산자로 String 객체 생성
new 연산자로 만든 String 객체는 string pool에 저장되지 않습니다. 힙 영역에 새로운 객체가 생성되고 해당 객체에 대한 참조가 반환됩니다. 즉, new 연산자로 생성된 각 객체는 메모리에서 별도의 물리적 객체이므로 String 객체에 사용되는 메모리 양이 증가하는 것입니다.string pool은 JVM의 선택적 기능이므로 일부 JVM은 String pool을 구현하지 않을 수도 있습니다. 하지만 대부분의 JVM에서 string pool이 지원되며 Java 플랫폼의 표준으로 간주됩니다.
🙋♀️ String이 string pool에 있는지 자바가 어떻게 확인해? 동작 원리가 뭐야?
🤖💬
double quotes("")로 String 객체를 만들 때, Java는 string pool에 String 객체가 이미 있는지 확인한다고 했지? 이건 interning 이라고 부르는 프로세스로 수행되는 거야. interning 은 JVM이 string pool에 있는 각 String 객체의 복사본이 오직 하나만 있다는 것을 보장하려고 사용하는 기술이야.
interning 프로세스를 살펴보면,
- double quotes("")를 사용하여 String 객체가 생성되면, JVM은 string pool에 이미 존재하는지 확인한다.
- string pool에 이미 있는 경우, JVM은 string pool에 있는 기존 String 객체에 대한 참조를 반환한다.
- string pool에 없는 경우, JVM은 heap 영역에 새로운 String 객체를 만들고 이를 string pool에 추가한다.
- 그러고 나면, JVM이 string pool에 있는 새로운 String 객체에 대한 참조를 반환한다.
interning 프로세스는 해시 테이블로 구현됐는데, 그래서 JVM은 string pool 조회를 효율적으로 할 수 있지. 해시 테이블은 조회에 최적화되어 있어서 interning 프로세스를 빠르고 효율적으로 할 수 있어.
🙋♀️ interning process 가 해시 테이블로 구현된다고? 그게 뭔데?
🤖💬
interning process는 해시 테이블을 사용해서 구현되는데,
해시 테이블이란, 배열의 인덱스에 키를 매핑하기 위해서 해시 함수를 사용하는 데이터 구조야.
해시 함수는 입력(키)을 받고, 그것에 대해 몇 가지 계산을 수행한 뒤 배열의 인덱스를 반환해.
해시 테이블의 기본 개념은 해시 함수를 사용해서 배열에서 특정 키의 위치를 빠르게 찾아내는 거야.
string pool의 경우, 해시 테이블은 String 객체를 string pool을 나타내는 배열의 인덱스에 매핑해. 해시 함수는 String 입력을 받고 배열의 인덱스를 반환하고. 해시 함수는 인덱스 전체에 키를 균등하게 분배하도록 설계되어서 해시 테이블의 조회가 빠르고 효율적이야.
JVM interning 프로세스는 string pool에 String 객체가 이미 있는지 확인할 때, 해시 함수를 사용하여 배열에 있는 String의 인덱스를 계산해. String 객체가 이미 string pool에 있는 경우라면, JVM은 계산된 인덱스에서 이를 찾고, 없다면 JVM이 배열에 추가하는 거지.
해시 테이블은 조회 시간이 빠르기 때문에 컴퓨터 과학에서 널리 사용되는데, 일반적으로 배열에서 요소를 검색하거나 사전에서 값을 찾는 것과 같은 작업에 사용되지. 해시 테이블은 JVM(Java Virtual Machine)에서 string pool을 구현하기 위한 효율적인 데이터 구조야.
번외) ChatGPT, 나 너 믿어도 되니?
꼬리에 꼬리를 물고 실컷 질문해놓고(;;)
갑자기 얘(ChatGPT)를 어디까지 믿어도 될지 의심이 들어 물어봤습니다.
블로그 포스팅에 잘못된 정보를 쓰면 안 되니까 ,,🤭
너가 말하는 거 100% 확신해? 나 너 믿는다?
어머 역시 똑똑도 하여라,
가능한 가장 정확한 정보를 제공하기 위해 노력하지만 모든 경우에 100% 정확성을 보장할 수는 없으니 cross-check 하라고 합니다.
근데 나의 cross-check은 구글링 아니면 개발 서적인데..? 싶어 다시 물었습니다.
내가 구글에서 찾을 수 있는 내용들로 학습했니?
오 구글, 책, 뉴스 기사, 과학 논문 같은 소스들로 교육받은 ChatGPT~
근데 2021년까지의 데이터들이라, 최근 정보는 반영되어 있지 않다고 하네요.
이 부분은 유의해서 사용해야겠습니다.
