문자열.repeat() 문자열 반복 메서드 (java.lang.String) +내부 소스코드 분석

public String repeat​(int count)

Returns a string whose value is the concatenation of this string repeated count times.

If this string is empty or count is zero then the empty string is returned.

Parameters:count - number of times to repeatReturns:A string composed of this string repeated count times or the empty string if this string is empty or count is zeroThrows:IllegalArgumentException - if the count is negative.Since:11

 

Java에서는 "String' 클래스에 repeat(int count) 메소드가 있다. Java11부터 도입된 기능으로 'repeat(int count)' 메소드는 해당 문자열을 주어진 'count' 횟수만큼 반복하여 새로운 문자열을 생성한다.

Ex)

String str = "-";
System.out.println(str.repeat(5));  // 출력: -----

 

repeat(int count) 메소드는 내부적으로 Arrays.copyOf를 사용하여 문자열을 반복한다고 한다. 'Arrays.copyOf'의 작동 원리는 기본적으로 배열을 복사하는 것이기 떄문에 선형 시간 복잡도, 즉 O(n)을 가진다. 여기서 n은 복사하려는 배열의 길이라 생각하면된다.

String.repeat(int count)를 사용한다면 원본 String의 길이를 l, 반복 횟수를 count라하면, 결과적을 생성되는 문자열의 길이는 l*count가 된다. 따라서 시간 복잡도는 O(l*c)이다.

 

내부 소스 코드를 살펴보자. 

    public String repeat(int count) {
        if (count < 0) {   // 'count' 값이 음수일 경우 'IllegalArgumentException'을 발생시킨다.
            throw new IllegalArgumentException("count is negative: " + count);
        }
        if (count == 1) { //'count' 값이 1인 경우 문자열의 복사 없이 원래 문자열을 반환한다.
            return this;
        }
        final int len = value.length; //'value'는 원본 문자열의 내부 'byte' 배열
        if (len == 0 || count == 0) { //해당 문자열이 "" 또는 count가 0일 경우 ""를 반환한다.
            return "";
        }

// 메모리 제한 확인. 결과 문자열의 길이가 'int'의 최대 크기를 초과하는지 확인

//초과할 경우 'OutOfMemoryError'를 발생시킨다. 

        if (Integer.MAX_VALUE / count < len) {  // Integer의 최대값 < len*count(총 길이)
            throw new OutOfMemoryError("Required length exceeds implementation limit");
        }
        if (len == 1) { //문자열의 길이가 1일 경우
            final byte[] single = new byte[count];   
            Arrays.fill(single, value[0]); //해당문자를 count만큼 반복하여  새로운 배열 생성
            return new String(single, coder); //coder는 아래 별도로 설명.
        }

// 둘 이상의 문자로 구성된 일반적 경우
        final int limit = len * count; // limit =문자열 길이 * 반복 횟수
        final byte[] multiple = new byte[limit];  // 결과 문자열을 담기 위한 limit의 크기를 가진 배열
        System.arraycopy(value, 0, multiple, 0, len); //'value'배열의 '0'번 인덱스부터 'len'의 길이만큼의 데이터를 'multiple' 배열의 처음부터 시작해서 복사한다. 따라서 원본 문자열의 'byte' 데이터가 'multiple'배열의 앞 부분에 복사된 상황이다.
        repeatCopyRest(multiple, 0, limit, len); //'multiple' 배열 앞부분에 복사된 원본 문자열을 나머지 부분에도 동일하게 반복해서 복사한다.
        return new String(multiple, coder);
    }

 

 

 

'coder'는 'String' 클래스의 내부 구현의 일부로 사용되는 변수로써, Java9 부터 'String' 클래스는 문자열을 표현하기 위해 char 배열대신 byte 배열('value[]')를 사용하게 되었다고한다. 그러나 byte 배열을 사용하면 문자열이 ISO-8859-1 또는 UTF-16 중 어느 인코딩으로 저장되었는지를 알아야하는데, 이를 위해 'coder'라는 변수가 도입되었다.

'coder'는 두 가지 값을 가지는데

1. LATIN1 : ISO-8859-1 또는 Latin-1 인코딩을 나타낸다. 이는 각 문자를 하나의 바이트로 표현하는 인코딩이다.

2. UTF16 : UTF-16 인코딩을 나타낸다. 문자열 내의 문자마다 두 바이트 이상을 사용할 수 있다.

 

'coder'의 사용 배경은 메모리 최적화와 관련되어 있다.

많은 문자열이 ASCII 문자나 Latin-1문자만 포함하고 있기 때문에, 문자열을 byte로 표현하면 메모리를 절약할 수 있다고 한다. UTF-16 문자열의 경우 'coder'를 사용하여 해당 인코딩을 나타낸다.

따라서, 'coder'는 'String' 클래스가 내부적으로 어떤 방식으로 문자열을 인코딩하여 저장하고 있는지 나타내는 역할을 한다.

 

참고 : https://medium.com/@ggajos/java-11-how-string-repeat-was-implemented-and-why-d93796b7abba

Implementing JDK String.repeat in Java 11

소스 코드: https://github.com/openjdk/jdk/blob/master/src/java.base/share/classes/java/lang/String.java