[Java] String 객체의 불변성(Immutablity)에 대해

Java에서 String은 불변 객체라고 불립니다.

 

불변 객체란, 객체가 생성된 이후 상태가 변하지 않고 계속 유지되는 객체를 말합니다. 즉 String 인스턴스는 한 번 생성되면 그 값을 읽기만 할 수 있고, 변경을 불가능합니다.

 

그런데 아래 코드를 보면 

String a = "hi";
a = "hi~";

System.out.println("a = " + a);

실행 결과가 "a = hi~"로 나오는데, 값이 변경된 것 아닌가라고 생각할 수 있습니다.

실상은 String 객체의 값이 변경된 것이 아니라 2번째 라인에서 새로운 String 객체(="hi~")가 생성되고, 그 참조가 a변수에 할당된 것입니다. 불변성은 이걸 말하는 것이 아닙니다. String 객체의 불변성은 "hi"라는 String 인스턴스의 값과 , "hi~"라는 String 인스턴스의 값을 변경할 수 없다는 점을 말하며 이것이 불변 객체의 핵심 개념입니다.

String은 참조 타입의 자료형이지만 특이하게 new 키워드를 사용하지 않고, 리터럴을 사용하여 생성하는 것 또한 가능합니다.

 

불변성을 확인할 수 있는 예시를 하나 살펴보겠습니다.

public class ImmutableStringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Hello"; // 새로운 String 객체 생성
        String str2 = str1;    // str2는 str1과 같은 객체를 참조

        System.out.println("Before Modification:");
        System.out.println("str1: " + str1);
        System.out.println("str2: " + str2);

        // 문자열 연산 수행 (새로운 String 객체 생성)
        str1 = str1 + ", World";

        System.out.println("\nAfter Modification:");
        System.out.println("str1: " + str1); // "Hello, World"
        System.out.println("str2: " + str2); // "Hello"

        // str1이 변경되었지만 str2는 변경되지 않음을 확인할 수 있습니다.
    }
}

 

실행결과를 확인해보면 str2가 변경되지 않은 것을 볼 수 있습니다. 

ImmutableStringTest 실행결과

str1= str1 + ", World"에서 문자열 연산을 수행하면 새로운 String 객체가 생성되며 원래의 String 인스턴스의 값인 "Hello"는 변경되지 않는 것을 통해 String 객체는 불변성을 확인할 수 있습니다.

 

String의 불변성으로 얻는 이점

 

1. 메모리 절약

public class ImmutableStringTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "1";
        String b = "1";
        String c = "1";

        System.out.println(System.identityHashCode(a));
        System.out.println(System.identityHashCode(b));
        System.out.println(System.identityHashCode(c));
    }
}

• Java는 String 객체를 String constant pool이라는 곳에서 관리를 합니다. String pool을 통해 String을 관리함으로써 같은 값을 같는 String에 대해 같은 메모리를 참조하게 할수 있기 때문에 Java는 Runtime에서 Heap 영역의 많은 메모리를 절약할 수 있습니다.

 

2. 보안상 이점

• String이 불변객체인 덕분에 보안상의 이점을 얻습니다. 데이터베이스상에 어떤 데이터를 저장할 때 String 객체를 많이 사용하게 되는데, String이 불변이여야 해커의 공격으로부터 값이 변경되는 것을 예방할 수 있습니다.

 

3. 멀티 쓰레딩 환경에서의 안전함

• 값 변경 가능성이 없기 때문에 멀티 쓰레딩 환경에서 Synchronization 문제를 걱정하지 않아도 됩니다.

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<참고 자료>

Java의 String 이야기(1) - String은 왜 불변(Immutable)일까?