[Java] 자바에서 '+' 연산을 통한 문자열 합치기를 지양하라

서론

자바에서 '+' 연산을 통한 문자열 합치기를 지양하라는 흥미로운 주제를 보게 되어 글을 작성하게 되었습니다.
그전에 먼저 String과 StringBuffer, 그리고 StringBuilder에 대한 사전 지식이 있으면 이해하기 수월합니다. 해당 내용은 아래 게시글에서 정리한 적이 있습니다.

[Java] StringBuffer와 StringBuilder

[Java] String 클래스

간단하게 다시 요약하면 아래와 같습니다.

1. String 클래스는 변경 불가능한 immutable 클래스이다.

• 한번 생성된 String 인스턴스가 갖고 있는 문자열은 읽어 올 수만 있고, 변경할 수는 없다. 예를 들어 아래의 코드와 같이 '+'연산자를 이용해서 문자열을 결합하는 경우 인스턴스 내의 문자열이 바뀌는 것이 아니라 새로운 문자열("ab")이 담긴 String 인스턴스가 생성된다.

2. String과 달리 StringBuffer는 내용을 변경할 수 있다.

• StringBuffer 클래스의 인스턴스를 생성할 때, 적절한 길이의 char형 배열이 생성되고, 이 배열은 문자열을 저장하고 편집하기 위한 공간(buffer)으로 사용된다.
• 만약 버퍼의 크기가 작업하려는 문자열의 길이보다 작을 때는 내부적으로 버퍼의 크기를 증가시키는 작업이 수행되며, 배열의 길이는 변경될 수 없으므로 새로운 길이의 배열을 생성한 후에 이전 배열의 값을 복사하는 방법으로 수행된다.

그렇다면 우리는 왜 자바에서 '+' 연산을 통한 문자열 합치기를 지양해야 하는지 한번 알아보겠습니다.

 

String '+' 연산이 일어나는 과정

stackoverflow 참조

Java에서 Stirng '+' 연산자는 Java 컴파일러에서 구현되며 컴파일 타임에 컴파일 전 내부적으로 StringBuilder 클래스를 만든 후 다시 문자열로 반환합니다. 즉 아래의 코드처럼 동작합니다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String banana = "바나나";
        banana += "쥬스";
        // 위 아래 동일
        String bananaJuice = new StringBuilder("바나나").append("쥬스").toString();
    }
}

벌써부터 왜 사용하면 안되는지 감을 잡으신 분도 있으시겠지만 조금 더 확실히 비교를 해 봅시다.
만약 위 코드처럼 단순한 '+' 연산이 반복문 안에 들어가면 어떻게 될까요?

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String number = "0";
        for(int i=1; i<=10000; i++){
            number += "i";
        }
        // 위 아래 동일
        String number2 = "0";
        for(int i=1; i<=10000; i++){
            number2 = new StringBuilder(number2).append(i).toString();
        }
    }
}

위 코드처럼 반복문 안에서 '+' 연산을 수행한다면 반복문의 횟수만큼 StringBuilder 객체가 생성되고 append()와 toString() 메서도의 호출이 매번 발생하게 됩니다.
따라서 성능이 저하될 수밖에 없고, 메모리도 낭비도 커지게 됩니다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        final StringBuilder a = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            a.append(i);
        }

        final String b = a.toString();
    }
}

그렇기에 위와 같이 더하기 연산이 많이 일어나는 경우 처음부터 StringBuilder 클래스를 사용하여 문자열을 합치는 게 더 좋은 방법입니다.

 

StringBuilder vs String 성능 측정

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        stringBuilderTest();
        stringTest();
    }

    public static void stringTest(){

        String result = "";
        long start = System.currentTimeMillis();

        for(int i = 0 ; i < 100000; i++){
            result += "test";
        }
        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("String exec time : " + (end - start));
    }

    public static void stringBuilderTest(){

        StringBuilder result = new StringBuilder();
        long start = System.currentTimeMillis();

        for(int i = 0 ; i < 100000; i++){
            result.append("test");
        }
        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("String builder exec time : " + (end - start));

    }
}

한번 직접 코드를 작성하여 처음부터 StringBuilder를 사용한 경우와 String '+' 연산의 수행 속도를 비교해 보았습니다.

실행 결과

위와 같이 String '+' 연산을 사용하면 StringBuilder로 바꾸는 과정이 일어나기 때문에 반복문의 횟수만큼 StringBuilder 객체가 만들어지고 '+' 연산 내부적으로 많은 일들이 일어나서 예상대로 시간이 많이 걸리는 것을 볼 수 있습니다.
따라서 결론적으로 많은 문자열 합치기 연산이 필요하다면 StringBuilder를 사용하는 것이 성능면에서 좋다는 것을 알 수 있습니다.