[이펙티브 자바] Item06 완벽공략. 가비지 컬렉션 Garbage Collection GC

 

item06. 불필요한 객체 생성을 피하라. 

" p32. 한 번 쓰고 버려져서 가비지 컬렉션 대상이 된다."

 

 

가비지 컬렉션(Garbage Collection) 이란? 

: GC라고도 불리는 가비지 컬렉션이란 자바의 메모리 관리 방법 중 하나로 JVM 의 Heap 영역에서 동적으로 할당됐던 메모리 영역 중 필요 없게 된 메모리 영역을 주기적으로 삭제하는 프로세스를 말한다. 

 

https://coding-factory.tistory.com/829

[Java] 가비지 컬렉션(GC, Garbage Collection) 총정리

이펙티브 자바 백기선님 강의를 듣고... 해당 강의에서 가비지 컬렉션을 설명하는 목적의 강의가 아니었기 때문에 짧게 설명해주셔서 

추가로 더 알아보기 위해서 검색해보다가 설명을 잘 해둔 블로그를 발견해서 이 블로그를 참고해서 작성한 글입니다. 

 

우선 가비지 컬렉션의 대상이 되는 객체란?

객체들은 실질적으로는 Heap 영역에서 생성되고, Method Area나 Stack Area 등 Root Area 에서는 Heap Area에 생성된 객체의 주소만 참조하는 형식으로 구성된다.  이렇게 생성된 객체들이 메서드가 끝나는 등의 이벤트들로 인하여 Heap Area 객체의 메모리 주소를 가지고 있는 참조 변수가 삭제되는 현상이 발생하면 Heap 영역에서 어디에서도 참조하고 있지 않은 객체들이 발생하게 된다. 

이렇게 어디에서도 참조되고 있지 않은 객체들이 가비지 컬렉션의 대상이 되며 가비지 컬렉터가 주기적으로 제거해준다. 

 

Reachable : 객체가 참조되고 있는 상태 
Unreachable : 객체가 참조되고 있지 않은 상태 (GC의 대상이됨) 

 

 

Mark, Sweep, Compact 

가비지 컬렉션은 Mark, Sweep, Compact 알고리즘을 기반으로 동작한다. 이때 루트에서부터 해당 객체에 접근 가능한지에 대한 여부를 메모리 해제의 기준으로 삼는다. 

 

Mark : Root로 부터 그래프 순회를 통해 연결된 객체들을 찾아내어 각각 어떤 객체를 참조하고 있는지 찾아서 마킹하는 과정이다. 

Sweep : 참조하고 있지 않은 객체 (Unreachable) 객체들을 Heap에서 제거하는 과정이다. 

Compact :  Sweep 후에 분산된 객체들을 Heap의 시작 주소로 모아 메모리가 할당된 부분과 그렇지 않은 부분으로 압축한다. 

 

 

Young Generation(Eden, S0, S1), Old Generation

GC의 대상이 되는 Heap 영역은 효율적인 가비지 컬렉션 과정을 위해서 Eden, S0(Survival 0), S1(Survival 1), Old Generation 으로 나뉜다. 

 

Young Generation 영역은 새롭게 생성된 객체가 할당되는 영역으로 대부분의 객체는 금방 Unreachable 상태가 되기 때문에 많은 객체가 Young Generation 영역에서 생성되었다가 사라진다. 

 

Old Generation 영역은 Young 영역에서 Reachable 상태를 유지하여 살아남은 객체가 복사되는 영역이다.

 

Minor GC, Full GC

Minor GC는 Young Generation에서 일어나는 GC이고, Full GC(Major GC)는 Old Geneartion 영역의 데이터가 가득 차면 발생하는데 보통 Old Generation 영역의 메모리를 회수하는 GC이다. 

Major GC는 시간이 오래 걸리는 작업인데 이때 GC를 실행하는 스레드를 제외한 모든 스레드는 작업을 멈추게 된다. -> 이렇게 작업을 멈추는 시간을 Stop-The-World라고 하고 이 작업이 오래 걸리면 시스템의 장애를 일으키기도 한다. 

 

 

Throughput, Latency (Stop-The-World), Footprint 

Throughput : 가비지 컬렉션에 사용되지 않는 시간 (애플리케이션을 처리하는 시간이 많고, GC하는 시간이 짧아야 한다.)

Latency : 애플리케이션의 응답 속도. (GC가 자주 발생할 수록 Latency가 떨어진다.)

Footprint : 실제 애플리케이션을 위한 메모리인데 GC가 사용하는 경우 (GC 알고리즘을 처리하는데 필요한 메모리는 얼마만큼인가?)

 

 

GC 구현체 

- Serial Garbage Collector

: 가장 간단하게 사용할 수 있는 GC 구현체로 단일 스레드 위에서 돌아간다. (서버와 같은 멀티 스레드 환경에서는 적합하지 않다) 

주로 일시 정지에 민감하지 않은 애플리케이션에서 주로 사용한다. 

 

- Parallel Garbage Collector

: Java 8의 기본 GC로 Serial Garbage Collector와는 달리 여러 스레드를 이용하여 heap을 관리한다. 

 

- CMS Garbage Collector 

: 이 GC는 Java 9부터 Deprecated된 것으로 이 GC는 여러 스레드를 이용하고 애플리케이션의 프로세서 자원을 활용하여 일시 정지 시간을 줄여준다. (-> 그만큼 애플리케이션이 느려짐) 

Deprecated된거니까 개념정도만 알고 있기

 

- G1 Garbage Collector

: java9 ~ 12의 기본 GC로 멀티 프로세서 환경에서 큰 메모리 공간을 사용할 수 있는 애플리케이션을 위해 만들어졌다. 

Mark and Sweep and Compact 알고리즘을 사용한다. 

 

- Z Garbage Collector (ZGC)

: 가장 발전된 GC로 10ms 이상 애플리케이션 스레드의 실행을 중단하지 않고, 비용이 많이 드는 모든 작업을 동시에 수행 하므로 낮은 대기 시간이 필요한 애플리케이션에 적합하다.