[Java] Garbage Collector란?

정의

Java의 Garbage Collector(이하, GC)는 C의 malloc()과 free()처럼 개발자가 직접 메모리를 할당하고 해제할 필요 없이 사용하지 않는 메모리 영역을 자동으로 해제하여 메모리 누수(memory leak)를 방지합니다.

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유형

JVM의 heap 영역은 처음 설계될 때 다음을 전제로 설계되었습니다.

• 대부분의 객체는 금방 접근 불가능한 상태(Unreachable)가 됩니다.
• 오래된 객체에서 새로운 객체로의 참조는 아주 적게 존재합니다.

즉, 객체는 대부분 일회성이며, 메모리에 오랫동안 남아있는 경우가 드뭅니다.

객체의 생존 기간에 따라 물리적인 heap 영역을 나눴고 Young과 Old의 2가지 영역으로 설계되었습니다.

 

• Young 영역
  • 새롭게 객체가 할당되는 영역
  • 대부분의 객체가 금방 접근 불가 상태가 되기 때문에, 많은 객체가 생성되었다가 사라집니다. 
  • Young 영역에 대한 GC를 Minor GC라고 부릅니다.
• Old 영역
  • Young 영역에서 접근 가능 상태를 유지하여 살아남은 객체가 복사되는 영역
  • Young 영역보다 크게 할당되며, 영역의 크기가 큰 만큼 가비지는 적게 발생합니다.
  • Old 영역에 대한 GC를 Major GC라고 부릅니다.

※ Old 영역이 Young 영역보다 크게 할당되는 이유는 Young 영역의 수명이 짧은 객체들은 큰 공간을 필요로 하지 않으며, 큰 객체들은 바로 Old 영역에 할당되기 때문입니다.

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동작 원리

• Mark-and-Sweep : 메모리를 훑으면서 필요한 것들만 마킹하여 마킹되지 않는 것은 전부 해제해버립니다.
• Referece Counting : 한 요소가 다른 요소를 참조하고 있는 횟수를 세어 그 값이 0이 되면 메모리를 해제합니다.(이 경우, 순환 참조를 사용하면 안 됩니다.)

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장점

• 개발자를 수동적인 메모리 할당/해제로부터 해방시킨다!!!!

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단점

• 실행 조건이 일정치 않아 GC의 메커니즘을 이해하고 예측하여 코드를 정리할 필요가 있습니다.
• Mark-and-Sweep의 경우 애플리케이션 실행을 멈추는 stop-the-world가 존재하기 때문에 GC 성능 개선을 위한 튜닝을 한다고 하면 해당 소요 시간을 줄이는 작업을 의미합니다. 

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Q. 가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 무엇이며, 어떻게 작동하나요?

가비지 컬렉터는 메모리 관리를 위해 사용되며, 동적으로 할당된 메모리 중 더 이상 사용되지 않는 메모리인 가비지를 식별하고 제거합니다. 이는 자동으로 이뤄지며, 주요 작동 원리는 접근 가능한 객체를 식별하여 접근 불가능한 객체들만을 메모리에서 해제하는 것입니다. 접근 불가 여부를 판단하기 위한 방법으로는 각 요소의 다른 요소에 대한 참조 횟수를 감지하여 0인 경우 제거하는 reference counting과 더 이상 사용되지 않는 요소들을 전부 해제하는 Mark-and-Sweep이 있습니다.

일반적으로 가비지 컬렉터는 메모리 누수를 방지하고 프로그램 실행 중에 메모리 관리를 용이하게 합니다. 또한 개발자가 직접 메모리 관리를 수행하지 않아도 되어 더욱 안정적이고 효율적인 코드 작성을 돕습니다.

 

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참고 출처:

 - Garbage Collector 제대로 알기

 - [Java] Garbage Collection(가비지 컬렉션)의 개념 및 동작 원리 (1/2)