Java 9 버전이 9월 21일부로 정식으로 릴리즈 되었습니다. 내부적으로 많은 변경이 있었는데요 많은 변경점중에 JEP 254스펙인 Compact String에 대해 봐보고자 합니다.
기존 String class는 char형의 array를 감싼 형태를 취하고 있었습니다. 간략하게 구조만 놓고 보면
class String {
private final char value[];
}
다음과 같은 구조였습니다. 그런데 그것이 Java9에서는 byte array로 변경되었습니다
class String {
@Stable
private final byte[] value;
}
딱 여기까지만 설명하면 이게 왜 바뀐거고 어떤 이득이 있는지 알기 힘들 수 있습니다.
자바의 기본 char형은 UTF-16기반의 2byte를 참조합니다. (Character 문서 참조) 자바의 문자열은 기본적으로 유니코드를 지원하기 때문에 영어를 쓴다 하더라도 2byte로 계산되었습니다. 이번에 개선된 String은 문자열에 따라 Latin-1(1byte)와 UTF-16(2byte)로 나누어집니다. 만일 영어만 있는 문자열의 경우 1byte의 영역을 차지하고요
만일 한글이라면 2byte를 차지합니다.
string이 차지하는 사이즈가 줄어들면 그만큼의 메모리 공간이 절약되며, 절약되는 공간만큼 Heap에 여유가 생긴다는것이고 결국 GC의 발생 자체가 적게 일어나는 효과를 볼 수 있습니다. 실제 내부 벤치마킹 으론 Latin형식의 문자열이 20%정도 빠르며 30%정도 가비지가 적은것을 알 수 있습니다.
근데 어짜피 한글은 기존하고 똑같으니 우리완 별 상관없는거 아니냐 할 수 있겠지만. 실제로 어플리케이션의 힙메모리 안에 가장 많은 영역을 차지하고 있는 instance는 String, 즉 char array가 일반적으로 제일 많으며 개발하면서 사용된 String도 물론 많겠지만 어플리케이션 내부의 참조 String이나, 추가한 오픈소스에서 사용되는 String들도 많습니다.
이런 string들 같은 케이스엔 훨씬 기존보다 사이즈가 경량화가 될 수 있겠죠.
그리고 내부의 데이터형이 변경되었기 때문에 String에서 char연산을 하는 부분의 코드가 모두 StringLatin1 class와 StringUTF16클래스로 나누어지게 변경되었습니다. 예를들어 기존의 String의 hashcode를 만드는 코드는
// java8 hashcode
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
hash = h;
}
return h;
}
이었다면 현재는 두개로 나누어져
// StringLatin hashcode
public static int hashCode(byte[] value) {
int h = 0;
for (byte v : value) {
h = 31 * h + (v & 0xff);
}
return h;
}
// StringUTF16 hashcode
public static int hashCode(byte[] value) {
int h = 0;
int length = value.length >> 1;
for (int i = 0; i < length; i++) {
h = 31 * h + getChar(value, i);
}
return h;
}
로 나누어졌으며 내부의 거의 모든 method가 분기되어 처리되게 변경되었습니다. String은 당연히 모든 어플리케이션이 사용하는 클래스다 보니 이런 구조 변경은 굉장히 리스크가 클텐데 꽤 과감한 변화가 아닐까 싶습니다.
이 방식은 JDK6때 compressed strings이라는 명칭으로 비슷하게 시도 되었다가 이슈가 있어 삭제되고 이번 9버전에 다시 적용 되었습니다.
아직 실사용적인 레벨에선 얼마만큼의 효과적인 성능 개선이 이루어질진 알 수 없지만 이미 존재하며 많이 사용하는 기능(클래스)에 대해 어떤 방식으로 퍼포먼스 튜닝에 접근 하는지에 대해 매우 흥미로운 시각으로 바라본 변경점이었습니다.
참고문헌 :
http://openjdk.java.net/jeps/254
http://cr.openjdk.java.net/~shade/density/state-of-string-density-v1.txt
http://www.baeldung.com/java-9-compact-string
