GC(Garbage Collection)이란? + 대상,구조,예시

Java

GC(Garbage Collection)이란? + 대상,구조,예시

woo0doo 2023. 2. 6. 14:38

Java Garbage Collection

Garbage Collection이란, 스택으로부터, Heap 영역 객체 중 도달 불가능한 객체들을 자동으로 메모리에서 제거해주는 개념이다. Java는 객체지향 언어인만큼, 힙을 사용하여 객체를 생성하는 경우가 굉장히 많다. 개발자들은 이렇게 힙을 자유롭게 사용하고, 더 이상 사용되지 않는 객체들은 가비지 컬렉션 과정에서 자동으로 메모리에서 제거된다.

그렇다면 다른 언어들은 어떠할까?

C언어

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void main()
{
    int* pPoint;
    pPoint = (int*)malloc(sizeof(int)*5);
 
    pPoint[0] = 25;
    pPoint[1] = 45;
    pPoint[2] = 50;
    pPoint[3] = 70;
    pPoint[4] = 99;
    
    int i = 0;
    for ( i = 0; i < 5; i++ )
        printf("pPoint[%d] : %d\n", i, pPoint[i]);
 
    free(pPoint);
}

C & C++ 에서는 Java와 달리 메모리에 직접 접근한다. 그렇기 때문에 free() 메소드를 명시적으로 사용하여 할당 받았던 메모리를 해제해주는 과정이 필요하다. free() 메소드 호출을 하지 않게 된다면 당장은 직접적인 영향이 없다고 생각될 수 있어도 이후 메모리 누수 (memory leak)가 발생할 수 있고 향후의 프로그램을 보장할 수 없다.

Java에서는 메모리 문제를 어떻게 해결을 할까? 그 이유는 C++과 달리 메모리 영역에 직접 접근하지 않고, JVM이라는 가상머신을 사용해서 간접적으로 접근하기 때문이다.

※ free 함수 - 힙 영역에 할당된 메모리를 해제하는 함수

가비지 컬렉션 대상

가비지 컬렉션은 특정 객체가 Garbage인지 아닌지 판단하기 위해 도달성, 도달능력(Reachablily)이라는 개념을 적용한다.

객체에 레퍼런스가 있다면 Reachable로 구분되고, 객체의 유효한 레퍼런스가 없다면 Unreachable로 구분해 버리고 수거해버린다.

※ Reachable : 객체가 참조되고 있는 상태

※Unreachable : 객체가 참조되고 있지 않은 상태 즉 GC의 대상

JVM메모리에서는 객체들은 실질적으로 Heap영역에 생성되고 Method Area나 Stack Area에서는 Heap Area에 생성된 객체의 주소만 참조하는 형식으로 구성된다.

특정 이벤트 등으로 인하여 Heap Area 객체의 메모리 주소를 가지고 있는 참조 변수가 삭제되는 현상이 발생하면, 참조되고 있지 않은 객체 (Unreachable)이 발생한다. 그리고 GC는 이러한 것들을 주기적으로 제거하는 역할을 한다.

가비지 컬렉션 청소 방식

1. Stop The World

Stop The World는 가비지 컬렉션을 실행하기 위해 JVM이 애플리케이션의 실행을 멈추는 작업이다. GC가 실행될 때는 GC를 실행하는 쓰레드를 제외한 모든 쓰레드들의 작업이 중단되고, GC가 완료되면 작업이 재개된다. 당연히 모든 쓰레드들의 작업이 중단되면 애플리케이션이 멈추기 때문에, GC의 성능 개선을 위해 튜닝을 한다고 하면 보통 stop-the-world의 시간을 줄이는 작업을 하는 것이다. 또한 JVM에서도 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 실행 옵션을 제공한다.

2. Mark and Sweep 알고리즘