[Java] Garbage Collection(GC)에 대하여.

0.🚶들어가며

 이전 글에서 JVM의 중요한 역할 중 하나가 메모리 관리라고 소개했습니다. 자바에서는 메모리 관리를 가비지 컬렉터(GC)를 사용해 자동으로 수행합니다. 이번 글에서는 GC에 대해 소개해보도록 하겠습니다.

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1.💻Garbage Collection(GC)이란?

 프로그램을 개발하다 보면 유효하지 않은 메모리인 가비지가 발생하게 됩니다. C언어를 이용하면 free()라는 메서드를 통해 직접 메모리를 해제해주어야 합니다. 그렇지 않으면 메모리 누수가 발생하고 이는 문제가 될 수 있습니다.

 

 하지만 Java를 이용해 개발하는 과정에서 메모리 해제를 해보신 기억이 보통은 없으실 겁니다. 그 이유는 JVM의 가비지 컬렉터가 불필요한 메모리를 알아서 정리해주기 때문입니다. 메모리 관리라는 까다로운 부분을 JVM에 모두 맡겨버리는 것이죠.

 

 Java의 GC는 동작 방식에 따라 매우 다양한 종류가 있지만 공통적으로 다음 2가지 작업을 수행합니다. 2가지 작업을 각각 Mark, Sweep이라 하고 Garbarge Collection을 Mark and Sweep 이라고도 합니다.

1. Heap 내의 객체 중에서 garbage를 찾아낸다. (Mark)
2. 찾아낸 garbage를 처리해서 heap의 메모리를 회수한다. (Sweep)

# garbage란?

• Heap 영역의 오브젝트 중 stack에서 도달 불가능한(Unreachable) 오브젝트들을 말합니다.

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2.🧹Garbage Collection 과정

 JVM은 heap영역에서 객체들을 관리합니다. 그리고 아래 그림과 같이 heap 내에서도 영역을 나눠서 관리합니다.

Java heap 영역

 관심 가질 부분은 Young generation과 Old generation입니다. 단어만 봐도 유추할 수 있듯 Young generation에는 생긴지 얼마 안 된 객체들이, Old generation에는 생긴 지 오래된 객체들이 저장됩니다.

 

 Garbage Collection 과정을 살펴보며 이에 대해 좀 더 살펴보겠습니다.

1) Young generation에서의 GC (Minor GC)

 GC를 이해하기 위해 대부분의 신생 객체들이 저장되는 Young 영역에 대해 살펴보겠습니다. Young 영역에서 벌어지는 GC를 Minor GC라고 지칭함을 먼저 알리고 글을 진행해보겠습니다.

 

 Young 영역은 그림과 같이 3개의 영역으로 나뉩니다.

• Eden 영역
• Survival 영역 2개

 그러면 이제 Young 영역에 대해 Minor GC가 어떻게 일어나는지 순서에 따라 설명해보겠습니다.

• 새로 생성된 대부분의 객체는 Eden 영역에 위치하게 됩니다.
• 객체가 계속하여 생성되어 Eden 영역이 다 차게 되면 Minor GC가 일어나고 여기서 살아남은 객체는 Survivor 영역 중 하나로 이동합니다. (가정: Survivor 영역 두 개 중 반드시 하나의 영역은 비어있다.)
• 위 과정이 반복되면 비어있지 않은 Survivor 영역이 가득 차게 됩니다. 이때 다시 한번 Minor GC가 일어나고 살아남은 객체들이 비어있던 Survivor 영역으로 이동하게 됩니다. 즉, 이전에 사용하던 Survivor 영역은 비워집니다.
• 이 과정을 반복하다가 계속해서 살아남아 있는 객체는 Old 영역으로 이동하게 됩니다. 이 과정을 Promotion이라고 합니다.

 

 이 과정을 그림으로 나타내면 아래와 같습니다.

2) Old generation에서의 GC (Major GC)

 Minor GC가 계속 일어나 Old generation 영역으로 Promotion 되는 객체가 많아지면 Old 영역의 메모리가 부족해질 수 있습니다. 이때 일어나는 GC가 바로 Major GC입니다. Young 영역은 일반적으로 크기가 Old 영역보다 크기가 작아 GC가 금방 끝나는 반면 Old 영역은 크기가 커 GC 하는데 드는 비용이 큽니다.

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3.📚Garbage Collection 종류

 Garbage Collection도 방식에 따라 처리 절차가 달라질 수 있습니다. JVM 버전이 올라감에 따라 여러 가지 GC 방식이 추가되고 발전되어왔다고 합니다. 상황에 맞게 GC를 선택하는 것도 중요하고 하는데요.

 

 이 부분의 경우 어디까지 내용 정리를 해야 할까 고민하다 현재 제 실력으로는 이런이런 종류가 있구나 이름 정도만 알아두고 추후 필요해지면 추가적으로 정리하기로 했습니다. 혹시 이 부분에 대한 내용이 필요하시면 아래 키워드를 사용하여 검색하시면 좋을 것 같습니다!

• Serial GC
• Parallel GC
• Parallel Old GC(Parallel Compacting GC)
• Concurrent Mark & Sweep GC(이하 CMS)
• G1(Garbage First) GC

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4.💨나가며

 이번 글에서는 자바에서 메모리 관리를 자동으로 해주는 JVM의 GC에 대해 알아보았습니다. 메모리 관리는 상당히 귀찮을 수 있는 부분인데 이를 무심코 쓰지 말고 자바의 노고를 알아줘야겠습니다,,

 

 또한 내용을 찾아볼수록 GC는 심오하고 어려운 내용인 것 같습니다. 우선은 정리한 내용을 머릿속에 잘 담아두고 추후 더 자세히 알아볼 수 있는 기회가 되면 관련 글을 더 작성해보겠습니다.

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Reference

네이버 D2 Java Garbage Collection

네이버 D2 Java Reference와 GC

Oracle Java Garbage Collection Basics