String Interning

String Interning 이란?

String Interning은 문자열 객체의 메모리 사용을 최적화하고, 문자열 비교를 효율적으로 수행하기 위한 기법이다.
간단히 말하자면, 각각 구별되는 String 값의 복사본 하나만 저장하는 기법이다

String은 String Pool이라는 특별한 메모리 영역에 저장된다.

동일한 문자열에 대해 하나의 인스턴스만 유지하여 메모리 사용을 줄인다.
==연산을 사용하여 빠르게 비교할 수 있다.

String Pool과 String Interning

이전 포스팅에서 String에 대해 설명하며 String Pool에 대해 언급한 적이 있다. String Pool이 정확히 무엇인지, String Interning과 무슨 관계가 있는지 알아보자.

String Pool

• Java에서 문자열 리터럴을 저장하는 특별한 메모리 영역이다. (JVM에 존재)
• 동일한 문자열 리터럴에 대해 하나의 인스턴스만 유지하게 해준다.

String Interning

• 문자열을 String Pool에 넣는 과정을 의미한다.
• intern()메서드를 통해 수동으로 수행 가능하다.
• 이미 풀에 존재하는 문자열이면 그 참조를 반환하고, 없으면 풀에 새로 추가한다.

위의 내용을 정리하면, String Pool은 저장 공간이고, String Interning은 그 공간을 활용하는 프로세스이다.
String Pool은 JVM이 자동으로 리터럴 문자열을 관리하는 메모리 영역이다.
String Interning은 개발자가 제어할 수 있는 최적화 기법이며, intern() 메서드를 통해 명시적으로 수행할 수 있다.

Java7 전/후 차이

String Interning은 Java7 전/후로 String Pool의 위치가 바뀌며 많은 차이가 발생했다.

비교	Java7 이전	Java7 이후
String Pool 위치	JVM의 Permanent Generation	JVM의 Heap 영역
크기	고정 크기. 런타임 중 확장 불가	동적으로 크기 조절 가능
GC	GC 관리 대상이 아님. OutOfMemory 발생 가능성 높음	GC의 관리 대상. 메모리 최적화 가능

String Interning 동작 예시

public class StringInternExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 문자열 리터럴
        String str1 = "Hello";
        String str2 = "Hello";
        System.out.println(str1 == str2); // true


        // new 키워드로 생성된 문자열
        String str3 = new String("Hello");
        System.out.println(str1 == str3); // false

        // intern() 메서드 사용
        String str4 = str3.intern();
        System.out.println(str1 == str4); // true
    }
}

str1과 str2는 같은 문자열 풀의 "Hello"를 가리키므로 == 연산자가 true를 반환한다.
str3은 new 키워드로 생성된 객체이므로 str1과는 다른 메모리 주소를 가리키고 있어 == 연산자가 false를 반환한다.
str4는 new 키워드로 생성된 객체이지만, 후에 intern() 메서드를 사용하여 문자열 풀의 "Hello"를 가리키므로 str1과 동일한 주소를 가리켜 == 연산자가 true를 반환한다.

String Integerning 장단점

장점

• 메모리 최적화
  동일한 내용의 문자열에 대해 하나의 인스턴스만 유지하여 메모리 사용을 줄인다.
• 비교 효율성
  Interned String은 == 연산자를 사용하여 빠르게 비교할 수 있다.
• 문자열 재사용
  이미 존재하는 문자열을 재사용함으로써 객체 생성 비용을 줄일 수 있다.

단점

• 추가 비용
  문자열 풀을 유지하고 관리하는 데 추가 비용이 발생할 수 있다.
  ㄴ 많은 수의 고유한 문자열이 있는 경우 문자열 풀이 커지므로!
• 메모리 누수 가능성
  ㄴ 프로그램 실행 동안 문자열 풀이 메모리에 유지되므로, 과도한 문자열 사용 시 메모리 누수가 발생할 수 있다.
• 동기화 문제
  ㄴintern() 메서드는 synchronized로 구현되어 있어, 멀티스레드 환경에서 성능 저하와 병목 현상을 초래할 수 있다.

언제 사용하는가?

• 동일한 문자열이 많이 사용되는 경우, 문자열 풀을 통해 메모리를 절약할 수 있음.
• 문자열 비교 시 == 연산자를 사용할 수 있어 성능을 최적화할 수 있음.
  == 연산자는 주소를 비교하므로 equals() 메서드보다 빠르게 동작.
• 상수 풀 사용을 메모리를 절약하고자 할 때.