Garbage Collection

GC는 무엇인가

  • 힙 영역에 있는 unreachable 메모리를 청소하는 역할
  • 힙 영역?
    • 개발자가 직접 관리하는 메모리 영역
    • 개발자에 의해 메모리 공간이 동적으로 할당되고 해제

Unreachable 메모리의 정의

  • 각 객체들의 상호 참조여부를 기반으로 판단하는게 아닌
  • GC root에서 이 객체에 접근할수있냐 없냐로 reachable, unreachable 판단

GC root의 예시

  • 실행중인 스레드
  • 정적변수
  • 로컬변수
  • 힙 영역내 다른 객체의 의한 참조
  • JNI 레퍼런스

Mark and Sweep

  • GC 의 대표적인 알고리즘 중에 하나
  • Mark
    • 힙 영역에 할당된 객체들을 체크하며 GC root에서 참조된 객체들을 예의주시 하는 과정
  • Sweep
    • 그 중 unreachable한 메모리를 수거하는 과정

GC의 동작 방법

  • 힙 영역의 구분: New Generation / Old Generation
  • New Generation의 구분: Eden, Survivor 0, Survivor 1
  • 힙 영역내에 GC 동작
    • 새롭게 할당되는 객체는 Eden 영역에 위치
    • Eden 영역이 꽉 차게 되면 -> GC 발생
    • GC 발생 후 살아남은 객체들은 Survivor 0영역으로 이동
      • 이때 살아 남았다는 의미의 age bit 값을 +1 살아남을때 마다 해준다.
    • Survivor 0 영역이 꽉차게 되면 -> GC 발생
      • 또 다시 살아남은 객체들은 Survivor 1 영역으로 이동 하고 Survivor 0 영역 클리어
    • 다시 새로운 객체들이 생성되고 꽉차게 되면 GC 발생후 Survivor 1 영역으로 이동
    • Survivor 1 영역도 꽉차게 되면 GC 후 Survivor 0 영역으로 객체 이동
  • Old Generation
    • 이 영역으로 옮겨지는 객체들은 age bit 값에 따라 좌우된다.
    • 특정 age bit 값을 만족하는 객체들은 old generation 영역으로 옮긴다 -> Promotion
    • 특정 age bit 값은 설정 가능

GC 종류

  • Minor GC
    • New Generation에서 발생하는 GC
  • Full GC(Major GC)
    • Old Generation에서 발생하는 GC
  • 결국 GC는 메모리가 꽉차면 동작

OOM

  • 힙 영역에서 GC가 동작해도 수거할 객체가 없는데 새로운 객체를 힙 영역에 저장하려고 할때 발생

참조 유형 - GC가 동작할 때 우선 순위를 매길 수 있다면?

  • Strong reference
    • new 키워드를 통해 생성되는 객체
    • GC의 수거 대상에서 제외
  • Soft reference
    • 때에 따라 될 수도 안 될 수도 있는 객체
    • 메모리가 여유롭다면 안 될 수도있다.
  • Weak reference
    • GC 동작 시 바로 바로 수거
    • reachable해도 바로 수거
    • 이 객체가 참조하는 하위 객체들도 바로 gc 대상

GC를 계속 동작하게 만들면 어떻게 되나?

  • 비효율
  • Stop the world 현상
    • GC가 동작하면 관련 스레드를 제외한 나머지 스레드는 모두 멈춘다.
  • 대용량을 다룰때, 혹은 빠른 처리를 해야할때 GC가 계속 동작한다면?? No

자바 11

  • New / Old 로 구분하지 않고, 힙 영역을 Region 단위로 쪼개놓음
  • 그래서 메모리가 꽉찬 Region만 GC하여 더 신속
  • Mark and sweep에 더불어 사용하고 있는 메모리들을 모아서 더 효율적으로 메모리를 사용할 수 있게 Compaction이라는 단계도 추가

참조

메모리 기본구조

Java Reference와 GC

IMDEV 2023 혼자서도 잘하는 메모리 청소부 쥐씨

가비지 컬렉터(Garbage Collector)와 Mark & Sweep