Javaが遅い原因と対策（文字列操作編）

2025年6月3日

はじめに

Javaでアプリケーションを開発していて、「処理が遅い」「メモリを食う」と感じたことはありませんか？
その原因のひとつが、何気なく書いている文字列操作にあるかもしれません。

たとえば、ログ出力やデータ整形といった処理は、一見シンプルでも、大量の文字列を扱うとパフォーマンスに大きな影響を与えます。
しかも、Stringの扱い方を少し間違えるだけで、無駄なオブジェクト生成やメモリ消費の増加が起き、アプリ全体のパフォーマンスを劣化させてしまいます。

この記事では、Javaの文字列操作においてありがちなパフォーマンスの落とし穴と、その具体的な対策について、現場で実際に遭遇した事例をもとに解説します。

なぜJavaの文字列操作で性能問題が起こるのか？

Javaでは文字列を扱うのが簡単で、+演算子や便利なメソッドを使って手軽に処理できます。しかしその裏側では、目に見えないコストが積み重なっていることがあります。

特に注目すべきポイントは、Stringクラスの特性です。

不変オブジェクト（Immutable）である`String`

JavaのStringクラスは不変（immutable）であり、変更が加えられるたびに新しいインスタンスが生成されます。これは安全性の面では優れていますが、文字列を頻繁に操作する処理ではオブジェクトの生成コストが無視できません。

String s = "a";
s += "b"; // 毎回新しいStringインスタンスが生成される

このようなコードは一見シンプルですが、内部では「新しい文字列オブジェクトの生成 → 古いオブジェクトの破棄」が繰り返されています。

特にループ内でこのような処理を行うと、大量の一時オブジェクトが生成され、GC（ガベージコレクション）の負荷が高まり、処理速度の低下やメモリ使用量の増加を招きます。

よくある文字列操作の性能問題とその原因

Javaの文字列操作は直感的に書ける反面、パフォーマンスに悪影響を及ぼす典型パターンがいくつか存在します。ここでは、実務でよく見かける3つのケースと、その背景・対処法を紹介します。

1. `+`演算子の多用

String result = "";
for (String s : list) {
    result += s; // 非常に非効率
}

このようなコードは、ループのたびに新しいStringインスタンスを生成します。結果として、オブジェクト生成コストとGC負荷が急増し、大量データを扱う場面で処理が著しく遅くなります。

✅ 解決策：StringBuilderまたはStringBufferを使う

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : list) {
    sb.append(s);
}
String result = sb.toString();

StringBuilderは可変の文字列バッファで、内部で配列を使って連結処理を効率化しています。スレッドセーフにする必要がある場合はStringBufferを使いましょう。

2. 正規表現メソッド（`replaceAll`, `split`など）の乱用

// ❌ 遅い（正規表現エンジンを使用）
String s = "1,234,567";
s = s.replaceAll(",", "");

replaceAll()やsplit()などの正規表現対応メソッドは、内部でPatternのコンパイル処理を伴い、実行時の負荷が高くなります。単純な文字置換や分割には、正規表現を使わないメソッドの方が高速です。

⚠️正規表現を扱うStringメソッド一覧

メソッド名	概要
`replaceAll(String regex, String replacement)`	正規表現にマッチしたすべての部分を置換
`replaceFirst(String regex, String replacement)`	正規表現にマッチした最初の部分だけを置換
`matches(String regex)`	文字列全体が正規表現にマッチするかどうかを判定
`split(String regex)`	正規表現に基づいて文字列を分割
`split(String regex, int limit)`	上記に加えて分割数の上限を指定可能

✅ 解決策①：正規表現が不要な単純な置換にはreplace()を使う

// ✅ 速い（単純な置換）
String s = "1,234,567";
s = s.replace(",", "");

✅ 解決策②：同じ正規表現の繰り返す場合には事前にPatternのコンパイル処理を行う

// ❌ 遅い（毎回Patternインスタンスが生成される）
for (String s : list) {
    String[] array = s.split("\\d");
}

// ✅ 速い（最初にPatternインスタンスを生成しておく）
Pattern p = Pattern.compile("\\d");
for (String s : list) {
    String[] array = p.split(s);
}

3. `String.format()`の多用

String msg = String.format("Hello %s", name);

String.format()は便利ですが、内部でFormatterインスタンスを生成するため、単純な文字列連結に比べてコストが高いです。

✅ 解決策：単純な場合は + を使う

String msg = "Hello " + name;

複雑な整形が必要な場合を除き、+演算子の方が高速に動作します。

String.format()は可読性が高く、ローカライズや桁数制御（%03dなど）が必要なケースでは有効です。

パフォーマンス改善のためのベストプラクティス

Javaで文字列操作を高速・効率的に行うには、いくつかのポイントを意識するだけで大きな改善が期待できます。以下に、実務で効果の高いベストプラクティスを整理しました。

改善策	効果と補足説明
`StringBuilder`を活用する	文字列を繰り返し結合する場面で、`String`の再生成を避けることでメモリ消費とGC負荷を大幅に削減できます。特にループ内では必須です。
正規表現の使用を最小限に	`replaceAll()`や`split()`は柔軟ですが高コストです。単純な置換には`replace()`などの非正規表現メソッドを使うと、処理時間を大きく短縮できます。
`String.format()`を多用しない	`String.format()`は読みやすい反面、フォーマッタ生成のオーバーヘッドがあります。単純な連結には`+`や`StringBuilder`を使う方が効率的です。