[Java] - String Builder와 String Buffer - Fin

[Irisation23]

Discussed in https://github.com/orgs/cs-collections/discussions/114

^{Originally posted by bunsung92 March 9, 2023}
📝 구성

• 0. 핵심 요약 📚
• 1. String의 Immutable
• 2. StringBuilder와 StringBuffer
• 3. StringBuilder & StringBuffer Performance Test
• 4. 회고 🧹

Table of contents generated with markdown-toc

---

0. 핵심 요약 📚

• Thread-Safe 하고 성능 이슈를 방지하기 위해서는 StringBuilder, StringBuffer, String 중에서 StringBuilder를 사용하자.

• Thread-Safe 하지 않고 String 연산이 많을 경우는 StringBuffer의 사용이 권장된다.

1. String의 Immutable

자바에서 문자열을 다룰 때 사용하는 String은 불변이다.
문자열이 할당된 메모리 공간이 변하지 않는 것이다.

+ 연산자를 통해 다른 문자열을 추가할 때는 기존 문자열에 새로운 문자열을 추가해주지 않고 새로운 문자열 객체를 만들고 그 새로운 객체를 참조하게 되는것이다. 기존의 레퍼런스는 참조가 사라져 Unreachable 상태가 되어 가비지 컬렉션(GC) 대상이 된다.

String을 조작하는 연산은 시간과 자원(메모리)를 사용한다.

---

2. StringBuilder와 StringBuffer

String의 불변과 반대로 StringBuilder와 StringBuffer는 가변 속성을 가지고 있다.
이 둘은 문자열을 한 번 만들고 연산이 필요할 때마다 크기를 변경해가며 문자열을 변경한다. 따라서 변경될 때마다 새롭게 객체를 만드는 String에 비해 더 빠르다.

그렇다면 StringBuilder와 StringBuffer의 차이는 무엇일까?
바로 동기화 이슈에 다르게 대처한다는 것이다.

StringBuilder는 동기화를 보장하지 않는다.
StringBuffer는 동기화를 보장한다.

아래의 append() 구현을 보면 동기화 여부에 차이가 있다는 것을 알 수있다.

public StringBuilder append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

synchronized 가 걸린 메서드의 동작이 느릴 거라는 추측은 누구나 가능할 것이라고 생각한다. 이제부터 성능 위주로 해당 메서드들을 테스트 해보자.

---

3. StringBuilder & StringBuffer Performance Test

가장 먼저 시간 측정과 결과 출력 클래스를 선언한다.

• Performance 클래스

public class Performance {

    private long startTime;
    private long endTime;

    // 시작 시간을 체크하는 메서드
    public void startClock() {
        startTime = System.nanoTime();
    }

    // 종료 시간을 체크하는 메서드
    public void stopClock() {
        endTime = System.nanoTime();
    }

    // 결과 출력을 위한 메서드
    public void printResult(String clockName) {
        System.out.printf("%s" + ": %.3f seconds %n",
            clockName, (endTime - startTime) / (double) 1_000_000_000);

        resetTime();
    }

    // 시간 초기화 메서드
    private void resetTime() {
        startTime = 0L;
        endTime = 0L;
    }
}

같은 메인 메서드 내에서 성능 테스트를 하게 될 경우 약간의 퍼포먼스 차이가 있을 수 있으니 클래스를 분리해서 테스트 함.

• StringBuilder와 String 테스트

public class TimeTest {

    private static final int MAX_LOOP_COUNT = 50_000;

    public static void main(String[] args) {

        Performance performance = new Performance();

        // StringBuilder
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        performance.startClock();

        for (int loop = 1; loop < MAX_LOOP_COUNT; loop++) {
            builder.append("test")
                   .append(loop)
                   .append("play");
        }

        performance.stopClock();
        performance.printResult("StringBuilder");

        //String
        String str = "";
        performance.startClock();
        for (int loop = 1; loop < MAX_LOOP_COUNT; loop++) {
            str += "test" + loop + "play";
        }

        performance.stopClock();
        performance.printResult("String");
    }
}

• StringBuffer 테스트

public class TimeTest2 {

    private static final int MAX_LOOP_COUNT = 50_000;

    public static void main(String[] args) {

        Performance performance = new Performance();

        //StringBuffer
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        performance.startClock();

        for (int loop = 1; loop < MAX_LOOP_COUNT; loop++) {
            buffer.append("test")
                  .append(loop)
                  .append("play");
        }

        performance.stopClock();
        performance.printResult("StringBuffer");
    }
}

각 테스트 코드의 결과들을 보게되면 5만번 테스트에서의 성능은 StringBuilder와 StringBuffer는 큰 성능차이가 없다. 하지만 String 연산은 확실히 느리 다는 것을 알 수있다.

위의 결과를 보게되면 약 100만 회를 기점으로 수행시간이 조금씩 차이가 나게된다.

연산이 많아진다면 StringBuilder가 StringBuffer 보다 수행 능력이 좋다.

---

4. 회고 🧹

2023-03-09 목

• StringBuilder와 StringBuffer의 비교는 흔하디 흔했지만 성능 관점에서 직관적으로 볼 수있는 자료가 있어서 정리하기 좋았다.
• 이로써 String 시리즈는 StringTokenizer 를 마지막으로 마무리 될 것 같다.
• 왜 J모 교수가 StringBuffer를 통한 연산에서 거품을 물었는지 다시금 상기 되었다. (하지만 유의미한 데이터의 수도 아니였는데...)