최근 프로그래머스 코딩테스트 연습 문제 ‘숫자 문자열과 영단어’를 풀면서, replace()와 replaceAll() 메소드의 차이에 대해 호기심이 생겼습니다.

고민 이유

문제의 키 포인트는 문자열에 포함된 “one“,”eight“ 등 숫자를 나타내는 영어 단어를 실제 숫자로 바꾸는 것이었습니다. 처음 푼 방법은 주어진 문자열을 선형탐색하면서 숫자가 아닌 문자가 나오면 매칭되는 숫자가 나올 때까지 별도의 index 변수와 while을 이용해서 내부에서도 선형탐색을 하는 방법으로 풀었습니다.

그런데 다른 분들의 코드를 보니 replace() 또는 replaceAll()을 활용하여 간단히 작성한 분들이 많았습니다. 근데 제 기억에는 replace()도 문자열 내에 존재하는 모든 대상을 바꿔줬던 것 같은데, 무슨 차이가 있는걸까? 라는 궁금증이 생겼습니다. 실제로 replaceAll()로 작성된 풀이를 replace()로 바꿔도 통과했습니다.

그래서 둘의 차이가 명확히 무엇인지, Java SE 17 기준의 공식 문서를 통해 정리해보았습니다.

replace()

String replace(char oldChar, char newChar)
String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)

// replace
public String replace(CharSequence target, CharSequence replacement) {
    String trgtStr = target.toString();
    String replStr = replacement.toString();
    int thisLen = length();
    int trgtLen = trgtStr.length();
    int replLen = replStr.length();

    if (trgtLen > 0) {
        if (trgtLen == 1 && replLen == 1) {
            return replace(trgtStr.charAt(0), replStr.charAt(0));
        }

        boolean thisIsLatin1 = this.isLatin1();
        boolean trgtIsLatin1 = trgtStr.isLatin1();
        boolean replIsLatin1 = replStr.isLatin1();
        String ret = (thisIsLatin1 && trgtIsLatin1 && replIsLatin1)
                ? StringLatin1.replace(value, thisLen,
                                       trgtStr.value, trgtLen,
                                       replStr.value, replLen)
                : StringUTF16.replace(value, thisLen, thisIsLatin1,
                                      trgtStr.value, trgtLen, trgtIsLatin1,
                                      replStr.value, replLen, replIsLatin1);
        if (ret != null) {
            return ret;
        }
        return this;

    } else { // trgtLen == 0
        int resultLen;
        try {
            resultLen = Math.addExact(thisLen, Math.multiplyExact(
                    Math.addExact(thisLen, 1), replLen));
        } catch (ArithmeticException ignored) {
            throw new OutOfMemoryError("Required length exceeds implementation limit");
        }

        StringBuilder sb = new StringBuilder(resultLen);
        sb.append(replStr);
        for (int i = 0; i < thisLen; ++i) {
            sb.append(charAt(i)).append(replStr);
        }
        return sb.toString();
    }
}

• 2개의 오버로딩 형태가 존재하며, char 단위 / CharSequence단위에서 모두 입력된 문자(열)을 그대로 대체 가능합니다.
  • CharSequenceString, StringBuffer, StringBuilder, CharBuffer 등이 implement하는 Interface
• 특수문자나 정규식이 아닌, 정확히 일치하는 문자열만 찾아서 바꿉니다.
• Java 8 까지는 String replace(CharSequence, CharSequence) 도 내부 구현은 정규표현식이었으나, Java 9 부터는 정규표현식을 사용하지 않도록 최적화되었습니다.

String replaceTest = "Hello new World";
System.out.println(replaceTest); // Hello new World
System.out.println(replaceTest.replace('l', 'L')); // HeLLo new WorLd

String replaceTestTwo = "Hello Hello new World";
System.out.println(replaceTestTwo); // Hello Hello new World
System.out.println(replaceTestTwo.replace("ll", "LL")); // HeLLo HeLLo new World

replaceAll()

// replaceAll

public String replaceAll(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement);
}

• 첫 번째 인자를 정규표현식(regex)로 해석합니다 .
• 해당 정규식에 매칭되는 모든 부분 문자열을 교체하며, 내부적으로 Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement) 형태로 동작합니다. 따라서, 호출시마다 Pattern.compile()을 실행하기 때문에 반복 호출하면 상대적으로 성능 저하가 클 수 있습니다.

String replaceTestThree = "Hello Hello new World";
System.out.println(replaceTestThree); // Hello Hello new World
System.out.println(replaceTestThree.replace("[a-z]", "")); // Hello Hello new World
System.out.println(replaceTestThree.replaceAll("[a-z]", "")); // H H  W

• replace() 에 정규표현식을 사용하면 문자열로 받아들이기 때문에, 예시에서는 [a-z]라는 문자열이 없어 바뀌는 문자열 없이 매개변수가 그대로 리턴되었습니다.
• “one”과 같은 일반 문자열은 ‘자기 자신’과 일치하는 가장 기본적인 정규표현식 패턴입니다. 따라서 replaceAll()에 일반 문자열을 넣으면 replace()와 동일한 결과를 낸 것입니다.

replaceFirst()

• replaceAll()과 동일하지만, 첫 번째 매칭된 부분만 바꿔줍니다 .
• 호기심의 원인과 다르게 replace()과 replaceAll()를 구분하는 용도가 아니라, 정규표현식을 이용하는 replaceAll() 과 replaceFirst() 이 2개의 메소드를 구분하기 위해 All과 First를 각 메소드의 끝에 붙인 것 같다는 생각이 들었습니다.

정리

따라서, 단어 수준의 문자열 변환이라면 replace()로도 충분하다고 생각합니다. replaceAll()에 비해 정규표현식 컴파일·매칭 과정이 없기 때문에 성능도 일반적으로 더 우수합니다. 그러나, 정규표현식이 필요하다면 replaceAll() 또는 replaceFirst()를 사용하면 됩니다.

문제에 대한 적용

“숫자 문자열과 영단어” 문제에서는 "one"을 "1" 처럼 0~9까지의 숫자를 매핑하여 변환하는 과정이 필요했습니다. 따라서 아래 예시 코드처럼 미리 배열을 선언하여 반복문을 활용하거나, replace()는 메소드 체이닝을 지원하기 때문에 간단히 해결이 가능합니다.

// 미리 배열을 선언한 뒤 반복문 활용
String[] words = {"zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine"};

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    s = s.replace(words[i], Integer.toString(i));
}

// 메소드 체이닝
String result = s.replace("zero","0")
                 .replace("one","1")
                 .replace("two","2")
                 // ... 이하 생략 ...

replace()와 replaceAll()의 차이에 대해 알아보았습니다. 위의 문제처럼 비교적 단순한 문자열을 변환하기 위한 것이라면 replaceAll()을 사용하지 않고 replace()를 사용해도 충분하다는 생각이 들었습니다. 대신 정규표현식이 유용한 순간에는 replaceAll() 혹은 replaceFirst()를 사용하면 될 것 같습니다.

참고

• JavaSE 17 docs - Class String
• 프로그래머스 - 숫자 문자열과 영단어