0. 학습 목적

String Constant Pool 이라는 개념에 대해서 이해한다.
String을 왜 불변 객체로 만들었는지 유추한다.

1. String Constant Pool 이란?

JVM Heap에 존재하는 메모리 공간으로 불변 객체인 String 리터럴 전용 저장 공간 이다.
프로그램 내부에서 선언된 모든 String 리터럴은 String Constant Pool에 저장된다.

2. 특징

String Literal 만 저장
Pool에 존재하는 문자열이 재 선언되면, 새로 할당하지 않고 있는 거 재활용

(1) String Literal 만 저장한다.

String 객체 선언 방식은 2개로 나뉜다.

// 리터럴 방식 선언
String str1 = "Hello World";

// 객체 방식 선언
String str2 = new Stirng ("Hello World");

여기서, 리터럴 방식으로 선언된 문자열은 String Constant Pool 에 저장되고, 객체 방식으로 선언된 문자열은 일반 HEAP에 저장된다.

A. 두 방식이 저장되는 위치에 따른 차이

GC의 잦은 대상이 되는가 아니냐의 차이가 있다.
객체 방식으로 선언된 String 객체는 일반 Heap 영역에 선언되었기 때문에 minorGC, majorGC 모두의 대상이 된다. 즉 더 이상 해당 객체를 참조하는 변수가 없을 때, GC에 의해 제거된다.

리터럴 방식의 경우, 오직 fullGC만의 대상이다. 즉 해당 객체가 선언된 클래스 자체가 언로딩 되지 않는 이상 (어플리케이션 환경에서 잘 없는 일이다.) 프로그램 종료 시까지 메모리에 남아있게 된다.

(2) Pool에 존재하는 문자열 재활용

위의 상황에서 더 진행해서 str3를 다음과 같이 선언했다고 가정 해보자.

String str3 = "Hello World";

그러면 str3는 실제 선언되지 않고, String Constant Pool 에 있는 기존에 존재하는 "Hello World"를 가리키게 된다.

위와 같이 String Literal로 선언된 객체는 해당 문자열이 Pool 내부에 있는지 먼저 확인한다. 만약에 이미 존재하면 해당 문자열을 그대로 가리키며 사용하고, 없으면 새롭게 생성해서 Pool 내부에 할당한다.

[!info] 참고
String Constant Pool 은 해시 테이블 형태인 StringTable 로 이루어져 있음.
따라서 특정 값이 Pool 내에 있는지 없는지 조회하는 것에는 O(1)의 시간 복잡도가 들며 빠르다.

따라서 ' == ' 키워드를 활용해 동등 비교를 하면 다음과 같아진다.

String str1 = "Hello World";
Stirng str2 = new String("Hello World");
String str3 = "Hello World";

System.out.println(str1 == str2) // false => 둘의 힙 내부 객체 주소는 다름.
System.out.println(str1 == str3) // true => 둘은 동일한 객체를 가리킴.

(3) intern() 함수

String 객체의 멤버 함수이며, Heap에 생성된 객체를 String Constant Pool 내부로 밀어넣어주는 함수이다.

String str4 = new String("fool").intern()

과 같이 적으면, str4는 객체 방식으로 선언되었지만 Pool 내부에 저장된다.

intern 함수는 minor GC에 의해 지워질 수 있는 대상을 프로그램 종료 시까지 거의 안 지워지게 만드는 함수이므로 남발하면 메모리 누수의 위험이 있다.

3. 장점

메모리 절약
Thread-Safe

(1) 메모리 절약 효과

String Constant Pool을 쓰는 가장 큰 이점이다.
G1 가비지 컬렉터에 문자열 중복 제거 기능 도입 이라는 JDK 팀의 JIRA를 보면, 해당 기능을 도입한 계기로, 대형 Java 애플리케이션의 약 25%의 Heap-Live_data가 String 객체를 위해 사용되고, 그 중 절반 가량이 중복 문자열로 조사된다고 밝혔다.

즉 중복된 문자열로 인한 메모리를 비효율적으로 활용하는게 JVM 기반 서비스들의 공통적인 골칫거리라고 보여진다.

String Constant Pool은 리터럴 방식 선언 String 객체에 한해서 만큼은 재활용이 프로그램 종료 시까지 가능하도록 하였음으로 이러한 불필요한 중복 문자열 메모리 사용을 사전 차단할 수 있다.

(2) Thread-Safe

String 자체가 불변 객체이고, String Constant Pool의 객체들은 프로그램 종료 시까지 거의 지워지지 않으므로 , 멀티 스레드 환경에서도 안전하게 같은 String 객체를 공유하며 작업할 수 있다.

4. 역사

String Constant Pool은 Java 6 이하 버전에서 PermGen 영역에 존재했다.
하지만 PermGen 영역의 길이가 고정되어있다보니, String을 많이 쓰면 쓸수록 OOM(Out Of Memory) 오류가 날 가능성이 잦았다.

Java 7 이후 부터는 Heap 영역으로 옮겨서 가변 길이로 데이터를 저장할 수 있게 되어 효율적인 메모리 관리가 가능해졌다.

5. 핵심 요약

String Constant Pool이란 리터럴 형식으로 선언된 String 객체들이 저장되는 공간이다.
객체 방식으로 선언된 String 객체들은 모두 Heap에, 리터럴 방식 선언 String 객체들은 모두 String 상수 풀에 저장된다.
이미 풀에 존재하는 문자열이 재선언 되었을 경우, 해당 String 변수는 기존에 풀에 있는 객체를 가리키기만 할 뿐 새로 String 객체를 생성하지 않는다.
이러한 저장 위치 차이덕에 객체 방식은 minorGC의 대상이 되어 더 이상 참조되지 않으면 제거되는 반면, String Constant Pool에 저장된 객체는 클래스가 언로딩되지 않는 한 삭제되지 않는다.
intern() 함수는 객체 방식 선언 String 객체를 String constant Pool 안에 밀어넣는 것이다.
장점은 같은 객체를 재활용 하므로 메모리가 절약되고, String을 Thread Safe하게 이용할 수 있다는 것이다.
String 상수 풀의 역사는 java 6 이하 버전에서는 pergen 영역에 있었지만 7 이후부터 Heap 영역으로 옮겨졌다.

6. 부록

A. 모르는 단어 정리

intern
: 잠깐 일하다.
(감옥 혹은 특정 공간에) 투옥시키다. 밀어 넣다.

B. 참고 문서

C. 관련 글

TABLE without id file.inlinks AS "BackLink"
WHERE file.path = this.file.path

저작자표시 (새창열림)

String Constant Pool: String 객체가 저장되는 곳