> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://nelmm.gitbook.io/nelmm/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://nelmm.gitbook.io/nelmm/6./compact-string-string-plus.md). # Compact String 과 String plus연산은 왜느릴까? ### 1. 정리하게된 배경 스터디 도중에 [페이스북](https://www.facebook.com/groups/codingeverybody/posts/6423007531073062/?comment_id=6427580693949079)에서 본 기억이 나서 공유했었던 의제이다. **+가 StringBuilder보다 빠릅니다!** 라고 당당하게 언급했었는데, 막상 스터디 팀원들의 질문 공세에 어버버하며 재대로 대답을 못해드리게 되었다. 그 덕분에 자세히 찾아보게 되었는데, 원글을 읽고 **글의 정확성을 한번 확인해보는 과정이 필요했었으며 심지어 더 자세히 아래쪽을 보면 더 정확하게 설명이 있음에도** 불구하고 **+가 StringBuilder보다 빠릅니다!** 더 빠르다는 것에 심취해 있어 잘못된 정보를 전달할뻔 했었다. 그래서 그런 정보를 바로 잡기도하며, 지식 정리도 해보고 싶어서 작성하게 되었다. ### ### 2. Compact String Java 9버전부터 업그레이드 된 방식으로 내부적으로 String의 경우 Java8 이전까지만해도 대부분의 String은 `char[]`형으로 구현되어있었으나, 9로 넘어오면서 `byte[]`로 구현이 되어졌다. [Baeldung](https://www.baeldung.com/java-9-compact-string)을 참고해보자면, String은 힙메모리에 많은 부분을 차지하고 있고, 어차피 영어 같은경우는 문자하나당 1byte로 처리가능한데, 이전까지 자바는 UTF-16을 사용하면서 2 바이트를 사용했었으니 -> 이걸 Latin 1로 변경하면서 업그레이드 했다. 막상 필요없는 바이트를 써가면서까지 공간을 2배나 차지하고 있었다는 뜻이 되버렸다. 즉, 영어로 사용하는 경우 Latin1로 변경하게 되고 / 그외의 모든 언어의 경우 UTF-16으로 처리한다. 한글을 작성하는 경우에는 큰 영향이 없어서 Compact String을 적용 받을 수 없다. 한글의 특징상 Byte가 2Byte정도 차지하고 있기때문에 실제로 Latin1을 통한 영향은 없어보인다. ### ### 3. + 연산이 진짜 빠른가? String 연산은 코딩테스트와 여러 상황에서 + 보다 StringBuilder가 사용되는 경우는 많았습니다. 특히, 백준과 같은 코딩테스트 사이트에서 일정시간 1초로 지정되어있고 정말 많은 수의 문자열 연산을 해야하는 경우 +를 하게된다면 시간 초과가 나오는 경우가 많았는데요. 예전에 여럼풋이 기억난 것중 디 컴파일링시 + 연산은 대부분 StringBuilder를 통해 append되는 모습을 볼 수 있다. 자바 내부적으로는 실제로 + 연산을 모두 .append화 시키는데 "+" 연산자체가 빠른가에 대해서 논의 하는거 자체가 의마가 없지 않나라는 생각이 많이 들었다. 이렇게 혼자서 상상한것은 의미가 없어보이고 직접 해보는게 더 좋아보였고, 확인해보았다. #### #### 그래서 직접 해보았다 10\~100만이상 for문을 돌리는 방식으로 실험을 해보았다. ```java public static void main(String[] args) { long start = System.currentTimeMillis(); String test = "aa"; //StringBuilder test = new StringBuilder("aa"); for (int i = 0; i <100000; i++) { test= test+"aa"; // test.append("aa"); } long end = System.currentTimeMillis()-start; System.out.println(end); } ``` **3797 vs 15** 정도로 \*\*+\*\*와 **StringBuilder** 차이가 많이 났다. **200배**가량 차이가 남.. 내가 생각했었던 문자열을 컴파일시 StringBuilder로 묶어주는게 아닌가 했었는데, 막상 Compile시에서는 합쳐지는게 보여지진 않았다. 그럼 내가 생각했던것은 뭐지? 오히려 신기한점은 문자열을 아예 하나의 문자로써 완전히 붙혀버렸다. ```java String a = "a"; String b = "1234555"; System.out.println(a+b+"123455"+1); System.out.println("안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"안녕, "+"끝!"); //컴파일시 이렇게 된다. 1이나 문자열이 그냥 아예 한 문자열로 붙혀져서 처리된다. System.out.println(a + b + "1234551"); System.out.println("안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 안녕, 끝!"); ``` 근데 바이트 코드를 까보니까 버전별로 다른 방식으로 처리되는 점을 확인해봤는데, 그 점은 다음과 같다. Java 11버전은 `#0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;` 이렇게 처리한다면... 8버전은 이렇게 StringBuilder로 붙임 ``` 19: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 22: ldc #7 // String 1234 24: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; ``` 내가 생각했던것이 바이트 코드에서 실현이 되었던것.. 그래서 Java 8과 StringBuilder과 +를 비교해보면 더 명확하지 않을까 싶어서 또 시도해보았다. ### ### 4. 덧붙이기 Java 8에서 +가 느린이유 SB에 비해서 훨씬 훨씬 느린이유 +로 붙이면 바이트 코드는 다음과 같이 나오고 ``` public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: ldc #2 // String !23 2: astore_1 3: iconst_0 4: istore_2 5: iload_2 6: ldc #3 // int 100000 8: if_icmpge 37 11: new #4 // class java/lang/StringBuilder 14: dup 15: invokespecial #5 // Method java/lang/StringBuilder."":()V 18: aload_1 19: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 22: ldc #7 // String 1234 24: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 27: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 30: astore_1 31: iinc 2, 1 34: goto 5 37: getstatic #9 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 40: aload_1 41: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 44: return ``` StringBuilder로 하면 아래처럼 나오는데 ``` Code: 0: new #2 // class java/lang/StringBuilder 3: dup 4: ldc #3 // String !23 6: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."":(Ljava/lang/String;)V 9: astore_1 10: iconst_0 11: istore_2 12: iload_2 13: ldc #5 // int 100000 15: if_icmpge 31 18: aload_1 19: ldc #6 // String 1234 21: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 24: pop 25: iinc 2, 1 28: goto 12 31: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 34: aload_1 35: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V 38: return ``` 가장중요한 것은 + 한경우 다음 로직을 타는것 처럼 보인다. StringBuilder를 생성 초기화 적제 -> Append후 붙혀주기 -> toString으로.. 바꾼다음에 적재 -> 그리고 다시 초기화 적제-> Append를하니까 느릴 수 밖에 없는구조... Java 11버전그러니까 (9버전부터는 makeConcatWithConstants을 통해서 획기적인 개선 그래서 둘다 똑같음.) +를 쓰면 이렇게 나와버림. ``` Code: 0: ldc #2 // String !23 2: astore_1 3: iconst_0 4: istore_2 5: iload_2 6: ldc #3 // int 100000 8: if_icmpge 24 11: aload_1 12: invokedynamic #4, 0 // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; ``` StringBuilder를 쓰는 경우는 똑같음 근데 속도는 StringBuilder가 좀더 빠름. 대신 9버전의 concat방식이 8버전보다는 10배이상은 빨라보임. ``` //이런 코드를 작성하면... Long start = System.currentTimeMillis(); String a = "1234"; for (int i = 0; i <100000; i++) { a+="92292929"; } System.out.println(System.currentTimeMillis()-start); ``` Java 11: 4318 Java 8: 31110 => 헉 진짜 10배 가량 차이가 난다. Compile방식의 차이가 속도의 차이가 발생한다. 이런 결과를 만들어낸 `makeConcatWithConstants` 로 개선된 이유에 대해서 찾아봤는데, 이 로직을 찾는건 좀 어려웠고, 자바 9부터 **Indify String Concatenation** 를 통해서, 개선 사항에 포함되어있었는데... 원문: 오역이 있을가능성이 있지만, 맥락적으로 파악해 보았다. 결국 8버전 바이트코드와 같이 StringBuilder를 잘못 쓰는 케이스가 있기 때문에, 이러한 String을 붙이는 것에 대해서 개선을 하였고, 그것이 makeConcatWithConstants로 조금 더 빠른 속도로 +를 개선하는 방향 버전업그레이드 방향을 잡은듯했고, 실제로 반영이 되어있다. makeConcatWithConstants의 작동 로직역시 궁금하였으나, 부족한 검색 실력으로 찾지는 못했고... 그리고 찾더라도 너무너무 딥다이브하게 들어가는 것 같아서 일단 개선 되었다는 점 그리고 개선의 이유까지만 찾아서 마무리했다. ### ### 5. 결론 '+' 는 실제로 StringBuilder보다는 느린것은 사실... 하지만 속도 자체는 8에 비해서는 말그대로 10배나 차이날정도로 빨라졌음. 매우 많은 수(최소 10만 이상)를 붙이는 것이 아닌 이상.... +를 통해서 얻는 손해는 커지 않아 보인다. 적은 갯수의 String을 합치는 것에 대해서는 오로지 속도적인 측면에서는 그렇게 느리지 않다고 봐도 좋을 것 같다. ### 6. 출처