자바(JAVA)의 문자열 객체 String, StringBuilder, StringBuffer 비교

 자바에서 문자열을 저장하는데 사용되는 객체는 String, StringBuilder, StringBuffer 세 가지가 있다. 보통 문자열을 저장하는데 String 객체를 사용하지만 문자열을 빈번하게 수정할 필요가 있는 경우 String 객체보다는 StringBuilder 객체가 성능면에서 더 유리하다.

[표 1] 문자열 저장 객체간 비교

클래스명	특징	성능	메모리
String	불변하는 문자열 저장시 주로 사용		가장 낮다.
StringBuilder	수시로 가변하는  문자열 저장시 주로 사용	가장 높다.
StrungBuffer	다른 쓰레드 간 동기화가 필요한 경우 StringBuilder대신 사용

가변하는 문자열을 다루는데 있어서의 속도를 알아보기 위해서 다음과 같은 간단한 벤치마크 프로그램을 실행해 보았다. (JDK8 이용)

package tut_20; import static java.lang.System.nanoTime; public class Tut_20 {  public static void main(String[] args) {      long ls, le;      long iter = 100000;      ls = nanoTime();      String str = "";      for (int k = 0; k < iter; k++) {          str += 'a';      }   System.out.println("String       :"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");                ls = nanoTime();        StringBuilder strb = new StringBuilder();        for (int k = 0; k < iter; k++) {            strb.append('a');        }  System.out.println("StringBuilder:"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");                ls = nanoTime();        StringBuffer strbf = new StringBuffer();        for (int k = 0; k < iter; k++) {            strbf.append('a');        }  System.out.println("StringBuffer :"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");         } }

실행 결과

String       :4.884195203sec. StringBuilder:0.001943612sec. StringBuffer :0.0015706sec.

결과는 보다시피 StringBuilder가 가장 빨랐고 StingBuilder 와 StringBuffer 는 차이가 별로 나지 않았다. (JDK5 이상에서는 String 객체도 수정이 일어날 때 내부적으로 StringBuffer로 변환되어 사용된다고 알고 있었는데 좀 의외다.)

 다음으로 문자열 내에서 검색하는 속도를 마찬가지로 간단한 프로그램을 실행하여 측정해 보았다. (JDK8 사용)

package tut_20; import static java.lang.System.nanoTime; import java.util.Random; public class Tut_20 {    public static void main(String[] args) {        long ls, le;        long iter = 100000000;        String str = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFG";        int len = str.length();        char ch;        Random rand = new Random();        ls = nanoTime();        for (int k = 0; k < iter; k++) {            ch = str.charAt(rand.nextInt(len));        }  System.out.println("String       :"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");                StringBuilder strb = new StringBuilder(str);        ls = nanoTime();        for (int k = 0; k < iter; k++) {            ch = strb.charAt(rand.nextInt(len));        }  System.out.println("StringBuilder:"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");                StringBuffer strbf = new StringBuffer(str);        ls = nanoTime();        for (int k = 0; k < iter; k++) {            ch = strbf.charAt(rand.nextInt(len));        }  System.out.println("StringBuffer :"+(nanoTime()-ls)/1e9+ "sec.");    } }

실행 시간

String       :1.258389526sec. StringBuilder:1.414282314sec. StringBuffer :3.205902914sec.

결과에서 나타났듯이 String 이 근소하게 StringBuilder 에 비해서 빨랐다.

 따라서 다음과 같이 정리해 볼 수 있겠다.

1. 수정될 필요가 없는 문자열은 String 객체로 사용한다.
2. 빈번에게 수정되는 문자열을 다룰 때는 StringBuilder 객체를 사용한다.
3. 빈번에게 수정될 뿐만 아니라 서로 다른 쓰레드간 동기화를 시켜야 할 경우에는 StringBuffer를 사용한다.

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c{java},n{jv014}

자바(JAVA) 문자열 객체와 System.out.println()함수

 자바에서는 문자열(string)을 처리할 수 있는 String 클래스를 제공한다. 클래스에 대해서는 아직 설명하지 않았지만 문자열은 간단하게라도 알고 넘어가야 한다. 자바에서 문자열은 기본형이 아니라 참조형이고 큰따옴표를 이용하여 표현한다. 그리고 문자열 변수를 선언/초기화하는 것은 String은 클래스이지만 기본형의 변수를 선언하고 초기화하는 방법과 동일하다.

String name; //문자열 선언 name = “홍길동”; // 문자열 초기화 String title = “선생님”;//선언과 동시에 초기화

다음과 같이 화면에 출력할 수도 있다.

System.out.println(name); // name 문자열의 내용이 화면에 출력된다.

두 개의 문자열을 서로 연결하는 데 ‘+’연산자를 이용할 수도 있다.

String fullName = name + title; // 두 문자열 연걸 String sayHi = “안녕하세요. “ + name; String sayHello = “안녕하세요. “ + name + title; //세 개 이상도 연결 가능

다음과 같이 System.out.println() 함수에 문자열 연결식을 직접 입력할 수도 있다.

System.out.println(“안녕하세요. “+name+”씨.”);

이렇게 하면 불필요한 문자열 변수를 생성하지 않고 직접 연결된 문자열을 화면에 출력할 수 있다.

 어떤 기본형 변수의 값을 출력할 때에도 System.out.println()함수를 사용할 수 있다.

double da = 11.2; System.out.println(da);

함수 System.out.println() 는 문자열을 인자로 주어야 하는데 이경우 변수값 da는 내부적으로 문자열로 자동으로 변환되어서 System.out.println()에 그 문자열을 넘겨준다. 따라서 다음과 같이 연결하는 것도 가능하다.

double da = 11.2; System.out.println(“da 값은 “ + da + “입니다.”);

이 경우 연결이 일어나기 전에 da값은 문자열로 변환되어 세 개의 문자열을 연결한 새로운 문자열이 System.out.println()에 인자로 넘어가는 것이다.

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c{java},n{jv005}

MATLAB의 문자열(string)과 관련 함수

 MATLAB에서 행렬의 원소로 문자열을 사용하는 것이 가능하다. 문자열은 작은 따옴표나 큰따옴표로 묶는다.

>> A=['hi'] A = hi >> B="there" B = there

두 번째 예를 보면 문자열은 그 자체로 행벡터임을 알 수 있다.. 벡터의 각 요소는 하나의 문자인 것이다. 따라서 행렬의 인덱싱도 가능하다.

>> size(B) ans =   1   5 >> B(3) ans = e >> B(1)="T" B = There

따라서 다음과 같이 두 행렬을 한 행렬로 표현함으로써 문자열의 합성도 가능하다.

>> C=[A B] C = hiThere

문자열 행렬도 생성 가능한데 문자열 자체가 행벡터이므로 한 행에 하나의 문자열을 지정해 주면 된다.

>> D=['hi';'there'] D = hi there >> size(D) ans =   2   5

위의 예에서 행렬 D는 첫 번째 행의 크기는 2(문자)이고 두번째 행의 크기는 5(문자)인데 행렬이 구성되었다. 이경우 빈 곳은 공백문자로 채워진다.

 문자열 관련 함수들은 다음과 같다.

[표 1] 문자열 관련 함수들

함수	기능
strcat(s1, s2, …) strvcat(s1,s2,...)	문자열들을 하나의 행벡터로 합친다. 문자열들을 한 행렬로 합친다.(각 문자열을 별도의 행으로 지정)
char(x)	숫자(아스키코드) 행렬로 부터 문자열을 생성한다.
ischar(x)	x가 문자열이면 논리1(true)반
num2str(x)	숫자를 문자열로 바꾼다.
sprintf(FORMAT, A,B,...)	C 언어의 printf() 와 같은 기능을 수해하여 문자열 생성
lower(s) upper(s)	문자열을 소문자로 변환 문자열을 대문자로 변환
strcmp(s1,s2)	s1과 s2가 같다면 논리1(true)반환, 그렇지 않다면 논리0(flase)반환
findstr(s1,s2)	둘 중 긴 문자열에서 짧은 문자열이 시작되는 인덱스 반환

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c{mat},n{mat012}

싸이랩(scialb)의 문자열을 실행하는 함수

 Scilab명령어를 담은 문자열을 실행시킬 수 있는 명령어들이 있다. 세 개가 있는데 다음 표에 정리하였다.

[표 1] 문자열을 실행시키는 함수들

함수명	기능
execstr	Scilab 명령 문자열을 실행한다.
eval evstr	Scilab expression 실행(행렬 반환) 위와 기능은 동일하나 에러를 traping할 수 있음

 먼저 execstr()은 Scilab 명령을 담은 문자열을 실행하는 것이다. (MATLAB의 eval 함수의 기능에 해당됨.)

>> execstr('a=1+sin(%pi/2)') >> a a  =     2.

이 예에서 보듯이 execstr()함수는 세미콜론이 붙지 않은 명령이라도 그 결과를 콘솔창에 표시하지 않는다. 만약 문자열에 명령 에러가 있다면 execstr()함수는 실행이 멈추게 된다. 다음 예를 보자.

>> execstr('a=2#4'), c=%i  a=2#4      !--error 276 Missing operator, comma, or semicolon. in  execstr instruction    called by :   execstr('a=2#4'), c=%i

이 예에서 ‘a=2#4’라는 명령은 문법 오류가 있으므로 거기서 실행이 멈춰버리고 에러메서지를 밷는다. 따라서 c=%i 라는 그 뒤의 명령은 실행되지 않는다.

만약 실행을 멈추지 않고 에러의 발생 여부를 처리하고 싶다면 다음 예와 같이 옵션을 사용하면 된다.

>> ier = execstr(['a#2','b=%pi'], 'errcatch','n'), c=%i ier  =    4.   c  =    i

   

두 번째 인수로 ‘errcatch’ 를 주었는데 이것은 에러가 발생하면 실행을 멈추지 말고 단순히  ier에 그 결과를 반환하라는 것이다. 세 번째 인수가 ‘n’ 이라면 에러의 개수를 ‘m’ 이라면 에러메세지를 반환하다. 이 경우는 execstr()함수 뒤의 c=%i 가 실행된다는 점이 앞으 경우와 다르다. execstr()함수에는 두개의 명령 ‘a#2’ 와 ‘b=%pi’ 가 들어갔는데 두 번째 명령은 오류가 없음에도 첫 번째 명령에 에러가 있으면 두 번째 것이 실행되지 않고 에러를 캐치하고 넘어가 버린다. 따라서 변수 b도 생성되지 않고 c만 생성이 된 것이다.

 함수 eval()과 evstr()은 문자열 행렬의 값을 구해서 행렬로 반환해 주는 함수이다. 두 함수의 차이점은 에러를 캐치할 수 있느냐(evstr 함수), 없으냐(eval)이다. 예를 들면 다음과 같다.

>> a=%i; b=%e; >> A=eval(['a' 'b'; 'a+b' 'a-b']) A  =    i                  2.7182818            2.7182818 + i    - 2.7182818 + i

 evstr()함수는 두 번째 출력 인수를 지정해 주면 그것에 에러의 번호를 반환하고 함수 자체는 실행이 멈추지 않고 정상적으로 종료된다.

>> A=eval(['a' 'c'; 'a+b' 'a-b']); d=10; !--error 4 Undefined variable: c at line       3 of function %eval called by :   at line      20 of function eval called by :   A=eval(['a' 'c'; 'a+b' 'a-b']); d=10;

 

이 예에서 eval()함수 내부의 c변수는 없는 변수이므로 에러를 발행하고 실행이 거기서 멈춰버린다. 따라서 뒤에 있는 d=10; 이라는 명령은 실행되지 않는다. 반면에 다음 예를 보자.

>> [A,ier]=evstr(['a' 'c'; 'a+b' 'a-b']); d=10; >>d d  =    10.

이 예에서 evstr()은 eval()과 같은 일을 수행하지만 만약 에러가 발행한다면 두 번째 출력인수 ier에 에러의 코드를 반환하고 정상적으로 종료한다. 따라서 그 뒤에 오는 명령인 d=10;도 정상적으로 수행된다.

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c{sl},n{sl013}

싸이랩(scialb)의 문자열 조작

 함수  part() 는 문자열의 일부분을 추출하는 기능을 수행한다.

       ❶ part(str, n) // 문자열 str의 n번째 문자 추출

       ❷ part(str, n1:n2) // 문자열 str의 n1번째 부터 n2번째 까지 추출

       ➌ part(str,[n1, n2, n3…]) // 문자열 str의 n1, n2, n3… 번째 문자들을 추출하여 단일 문자열로 반환

예를 들면 다음과 같다.

>> str = "This is a sample string." str  = This is a sample string.   >> strp1 = part(str, 4) strp1  =  s   >> strp1 = part(str, 6:9) strp1  =  is a   >> strp1 = part(str, [11 13 15 19]) strp1  =  smlt

만약 입력문자의 크기가 넘어가는 문자열의 범위를 지정하면 공백 문자로 채워진다. 이 예제에서 str의 길이는 24이다. 다음 예는 24를 넘어가는 인덱스에 대해서는 공백문자로 채워짐을 보이고 있다.

>> '|'+part(str,20:30)+'|' ans  = |ring.      |

 함수 grep(vstr1, str2)은 문자열 벡터 vstr1 의 요소(문자열) 중에서 str2가 포함된 것의 인덱스를 반환한다. 예를 들어서 다음과 같이 문자열 벡터가 정의되었다고 하자.

>> str1 = ['abcdefghijk', 'xyz', 'jklm']

이후에 grep()함수를 사용했을 때의 결과는 다음과 같다.

>> grep(str1, 'jk') ans  =    1.    3.

 

즉, str1의 첫 번째와 세 번째 요소(문자열)에 ‘jk’라는 문자열이 포함되었다는 것이다. 검색할 문자열이 두 개 이상이라면 이것들을 요소로 하는 문자열 벡터를 두 번째 인수로 넣어주면 된다.

>> grep(str1, ['jk','y']) ans  =      1.    2.    3.

이 예에서는 str1 문자열 벡터의 요소 중에서 ‘jk’ 나 ‘y’ 를 포함하는 것의 인덱스를 구한다.

 함수 strindex(str1, vstr2)는 문자열 str1에서 vstr2 가 시작되는 지점의 인덱스를 구해준다.

>> str1 = '[12.34;56.789;10.123]' str1  =  [12.34;56.789;10.123]   >> strindex(str1, ';') ans  =     7.    14.   >> strindex(str1, [';', '.', ']']) ans  =     4.    7.    10.    14.    17.    21.

 

이 함수 strindex()의 첫 번째는 반드시 단일 문자열이어야 하며 결과 값은 이 문자열의 첫 문자를 1로 보았을 때의 인덱스 값이다. 위의 예들 중 마지막 예에서는 str1 문자열에서 앞에서부터 ‘;’ 또는 ‘.’ 또는  ‘]’ 인 것의 인덱스를 차례로 찾아서 반환해 준다.

 함수 sci2exp()는 입력을 Scilab 명령의 문자열로 변환시켜 준다.

>> A=[1 2;%i, %pi] A  =    1.     2.            i      3.1415927   >> str3 = sci2exp(A) str3  =  [ 1, 2;%i, 3.1415927]   >> typeof(str3) ans  =  string

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