예전에 CS 개념 모음집을 보다가 ‘String a = "hello"; 와 String a = new String("hello"); 의 차이점은 무엇일까요?’ 라는 얘기에 객체를 새로 만드냐 안만드냐의 차이 정도로 숙지하고 넘어갔던 기억이 있다.

솔직히 해당 질문을 보기 전까진 딱히 생각해본적이 없던 문제였다.

요새 cs에 부족함을 많이 느껴 기본기를 다시금 다져보자는 차원에서 기본서들을 보고있는데 해당 부분이 나와 정리해보고자 한다.

String은 불변이다.

불변객체란, 객체가 생성된 후 내부 상태가 변하지 않고 계속 유지되는 객체를 말한다. 즉, 변수에 객체가 한 번 할당되면 해당 객체의 참조를 변경할 수도, 내부 상태를 수정할 수도 없다.

String str = "문자열";
str = "문자열2";

위 코드는 그림과 같이 처리된다.

str 이라는 객체에 “문자열”이라는 값을 넣고, “문자열2”로 바꾸게 된다면 기존 주소 100번의 값이 변경된 것이 아닌, 새로운 String 객체가 생성되어 그 참조(주소값 200)가 str 변수에 할당 된다.

그래서 즉 이 상태에서는 최초에 생성된 “문자열”, “문자열2” 두개의 객체가 heap에 생성되어 있는 상태이다. (“문자열”은 참조가 끊어져 GC의 대상이 된다.)

String이 불변객체인 이유

String 타입은 가장 많이 사용되는 데이터 타입중 하나이다. 그 말은 String 타입의 객체들이 가장 많은 메모리를 차지한다는 말과 같다.

그래서 문자열 객체는 재사용 될 가능성이 높기에 같은 값일 경우 어플리케이션당 하나의 String 객체만을 생성하여 JVM의 heap 공간을 절약하고자 했다.

Java의 Heap 내에는 String Pool 이라는 특별한 영역에서 String 객체들을 관리한다. 이 String Pool 은 사실 HashMap 과 같다.

String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = "Bye";
String s4 = new String("Hello");

리터럴을 이용한 String 생성과 new 연산자를 이용한 String 생성의 차이는 무엇일까?

가장 큰 차이점은 객체가 생성되는 영역이다. 위 코드는 아래와 같이 처리된다.

String literal로 생성한 객체는 String Pool 에 들어간다.
String lieteral로 생성한 객체의 값이 이미 String Pool 에 존재한다면 해당 객체는 String Pool의 레퍼런스를 참조한다.
new 연산자로 생성한 String 객체는 같은 값이 String Pool 에 이미 존재하더라도 Heap영역 내의 별도 객체를 가리킨다.

위의 그림에선 Heap 내에 존재하는 것으로 되어있으나 이부분은 Java7 이후 버전 기준이다.

이전 버전의 경우 JVM Heap 내부의 PermGen 영역에 있었는데, 해당 영역의 경우 객체가 가득 찬 상태에서 Runtime(실행중) 환경에서는 메모리를 동적으로 늘리지 못해 영역이 가득 차면 OutOfMemory 에러가 발생했다.

이런 위험성을 줄이기 위해 Perm 영역이 아닌 Heap 에 String Pool 을 생성한다.

String 객체를 new 연산자로 생성하면 같은 값이어도 매번 새로운 객체가 생성되게 한다. 그리하여 String이 갖는 불변성이라는 장점을 누리지 못하게된다.

메모리를 효율적으로 사용하기 위한 기능인 만큼, String은 항상 리터럴(큰따옴표) 방식으로 생성하는 것이 좋다!

자바의 정석