JVM은 String에서 더하기 연산을 어떻게 처리할까?

자바에서 String을 어떻게 관리하지?

.java 파일을 컴파일 할 때 클래스 파일을 분리해서 .class 파일을 받는데 그 안에 constant pool이 있다.

public class ConstantPool {
    public void printHello() {
        String hello = "Hello";
        System.out.println(hello);
    }
}

사용되는 상수들은 constant pool 에 저장되어, JVM이 필요에 의해 사용한다.

String string = "string";
String string2 = "string";

//동등 
string.equals(string2);
//동일
string == string2;

두 객체가 할당된 메모리 주소가 같으면 동일하고,
두 객체의 내용이 같으면 동등하다고 말한다.

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String + 연산의 작동원리

JDK 5 이전에는 String + 연산시 String 객체가 생성됐습니다. 따라서 + 갯수만큼 객체가 필요했었죠.

String string1 = "a";
String string2 = "b";
String string3 = "c";

System.out.println(string1 + string2 + string3);

작동을 시키면 string1+string2 을 하면서 중간단계를 객체로 만들고, 한번더 객체+string3 을 해서 비효율적이었습니다.

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JDK 5부터는 컴파일시 StringBuilder 혹은 StringBuffer로 변환되도록 변경됐습니다.

StringBuilder를 이용하면 문자열에 +를 했을 때 보다 객체 생성비용이 줄어듭니다. 하지만 루프 같은 상황에서는 StringBuilder가 계속해서 생기게 됩니다.

String string1 = "a";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
	string1 += i;
}
System.out.println(string1);

해당 메서드를 실행시키면 StringBuilder 객체가 계속해서 생성됩니다.

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JDK 9부터는 이를 개선하고자 StringConcatFactory를 도입했습니다.

해당 메서드를 실행시킨 바이트코드를 살펴보면 아래와 같이 StringConcatFactory가 호출되는 것을 볼 수 있습니다.

 INVOKEDYNAMIC makeConcatWithConstants(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String; [
      // handle kind 0x6 : INVOKESTATIC
      java/lang/invoke/StringConcatFactory.makeConcatWithConstants(Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/invoke/CallSite;
      // arguments:
      "\u0001\u0001"
    ]

JDK가 알아서 효율적으로 작동하지만, 의존하기보다는 StringBuilder를 코드에 작성하여 효율적인 상황이 보인다면 사전에 방지하는 것이 좋습니다.

Reference:

https://www.baeldung.com/jvm-constant-pool
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html
https://docs.oracle.com/javase/9/docs/api/java/lang/invoke/StringConcatFactory.html
https://jerry92k.tistory.com/50