Garbage Collection

Garbage Collection

Garbage Collection

  • 더 이상 유효하지 않은 메모리를 garbage라고 함 (ex: 참조가 해제된 객체)
  • C언어에서는 free() 함수를 통해 직접 메모리를 해제해야 함
  • 자바는 JVM의 garbage collector(GC)가 garbage를 정리해주고, 이를 garbage collection이라고 함
  • 개발자가 제어하지 않아도 돼 개발에 집중 가능하게 해 줌
  • 개발자가 메모리 해제 시점을 알기 힘들다는 단점 존재

Heap 영역의 구분

  • 자바에서 대부분의 객체는 일회성이며 금방 garbage가 됨
  • 객체의 생존 기간에 따라 영역을 다르게 하기 위해, heap 영역을 다음과 같이 두 가지 영역으로 구분
  • Young 영역
    • 새롭게 생성된 객체가 할당되는 영역
    • 대부분의 객체는 young 영역에 생성된 후 사라짐, 크기가 작음
    • 이 영역에 대한 GC를 minor GC라고 함
    • 내부적으로는 eden 영역과 두 개의 survivor 영역 존재
    • 이 때 survivor 영역은 두 개 중 하나씩 번갈아 가며 사용되고, 나머지 하나는 비워 둠
  • Old 영역
    • Young 영역에서 살아남은 객체가 할당되는 영역
    • Young 영역 보다 크며, garbage가 적게 발생
    • 이 영역에 대한 GC를 major GC라고 함

GC 동작 방식

다음과 같은 두 가지 단계로 수행됨

  1. Stop the world

    • 가비지 컬렉션을 수행하기 위해 JVM이 애플리케이션의 실행을 멈추는 작업
    • GC 외의 쓰레드가 중단되고, GC의 활동이 끝나면 쓰레드들이 재개됨
    • 다른 작업이 멈추므로 오버헤드가 발생함. 최대한 이 작업 시간을 줄여야 함

  2. Mark and sweep

    • Heap 영역에서 사용되고 있는 객체를 식별해서 마킹하는 mark 작업 수행
    • mark되지 않은 객체를 제거하는 sweep 작업 수행
    • 일부 GC는 sweep 후 남은 객체들을 heap의 시작 주소로 압축하는 compact 작업도 수행

Minor GC 동작 방식

  • Eden 영역이 다 차면 수행됨
  • Eden 영역에서 사용되지 않는 객체는 해제되고, 사용되는 객체는 비어있는 survivor 영역으로 이동됨
  • 기존에 survivor 영역에 있던 객체도 비어있는 survivor 영역으로 이동됨
  • 이렇게 survivor 영역을 이동할 때 마다 각 객체의 age가 1씩 증가
  • Age가 일정 이상인 객체는 old 영역으로 이동(promotion)됨
  • Young 영역의 크기가 작기 때문에 이 과정은 빨리 끝나며, 성능에 영향이 적음

Major GC 동작 방식

  • Old 영역이 다 차면 수행됨
  • Old 영역은 큰 만큼 가비지 컬렉션에 오랜 시간이 걸리며, 성능에 큰 영향을 줌
  • Major GC는 자주 발생되지 않음

References

  1. https://mangkyu.tistory.com/118
  2. https://coding-factory.tistory.com/829