문자열 인터닝 (String Interning)

문자열 인터닝(String Interning)은 같은 내용의 문자열을 JVM이 문자열 풀(String Pool)에 하나만 저장해 두고 여러 참조가 그 하나를 공유하게 하는 메커니즘이다. 자바에서 문자열 리터럴은 자동으로 인터닝되기 때문에 같은 리터럴로 만든 두 변수는 동일한 객체를 가리키지만, new 연산자로 만든 String은 풀 밖의 별도 객체가 된다. String이 불변(immutable)이기에 안전하게 공유할 수 있다는 점이 이 최적화의 전제다.

문자열 풀의 위치와 구조

문자열 풀은 핫스팟 JVM 내부에서 StringTable이라는 해시 테이블로 구현되며, 풀에 등록된 String 객체들은 힙(heap)에 존재한다. Java 6까지는 풀이 힙과 분리된 영구 세대(PermGen)에 있어 크기 제약과 메모리 부족 문제가 있었으나, Java 7부터 일반 힙으로 옮겨져 풀에 등록된 문자열도 가비지 컬렉션 대상이 될 수 있게 되었다. 클래스 파일의 상수 풀(constant pool)에 기록된 문자열 리터럴은 클래스가 로딩되고 해당 리터럴이 처음 해석될 때 StringTable에 등록된다.

리터럴과 new의 차이

리터럴로 문자열을 쓰면 JVM은 먼저 풀에서 같은 내용을 찾고, 있으면 그 참조를 돌려주고 없으면 새로 등록한다. 반면 new String("...")은 풀의 등록 여부와 무관하게 힙에 새 객체를 만든다. 그래서 == 비교 결과가 달라진다.

String a = "devfit";
String b = "devfit";
String c = new String("devfit");

System.out.println(a == b);      // true, 풀의 동일 객체 공유
System.out.println(a == c);      // false, c는 풀 밖의 새 객체
System.out.println(a.equals(c)); // true, 내용은 같다

String d = c.intern();           // 풀에 있는 대표 객체를 반환
System.out.println(a == d);      // true

intern() 메서드를 호출하면 풀에 같은 내용의 문자열이 있는지 확인해서 있으면 그 대표 객체를 반환하고, 없으면 현재 문자열을 풀에 등록한 뒤 반환한다. 이를 이용하면 런타임에 만들어진 문자열도 풀의 단일 객체로 정규화할 수 있다.

컴파일 타임 상수 접기

컴파일러는 상수 표현식으로만 이루어진 문자열 연결을 컴파일 시점에 미리 계산해 하나의 리터럴로 만든다. 이를 상수 접기(constant folding)라 한다. 반면 변수나 메서드 호출이 끼어 있으면 실행 시점에 새 객체가 만들어지므로 풀의 객체와 동일하지 않다.

String x = "dev" + "fit";        // 컴파일 시 "devfit" 리터럴로 접힌다
System.out.println(x == "devfit");   // true

String prefix = "dev";
String y = prefix + "fit";       // 실행 시점 연결, 새 객체
System.out.println(y == "devfit");   // false

final String constPrefix = "dev";
String z = constPrefix + "fit";  // final 상수라 접힌다
System.out.println(z == "devfit");   // true

final로 선언된 컴파일 타임 상수는 접기 대상에 포함된다는 점이 자주 나오는 함정 문제다. 어떤 경우든 문자열 내용 비교는 equals()로 해야 하며, == 결과는 인터닝 여부에 따라 달라지는 구현 세부 사항으로 이해해야 한다.