[Java] - G.C 동작 원리

[Irisation23]

1. 가비지 컬렉션(Garbage Collection)

• 자바의 메모리 관리 방법 중 하나임.
• JVM의 Heap 영역에서 동적으로 할당했던 메모리 영역 중 필요 없게 된 메모리 영역을 주기적으로 삭제하는 프로세스를 말함.
• 메모리 관리, 메모리 누수(Memory Leak) 문제를 개발자가 신경 쓰지 않아도 된다.

1.1 가비지 컬렉션의 단점 ✨

1. 개발자가 메모리 해제 시점을 정확히 알 수 없다.
2. GC 동작시 다른 동작을 멈추기 때문에 오버헤드가 발생한다.

오버헤드 란?

1.2 가바지 컬렉션의 수거 대상

• 객체들은 Heap영역에서 생성되고 Method Area이나 Stack Area등 Root Area에서는 Heap Area에 생성된 객체의 주소만 참조하는 형식으로 구성된다.
• 객체 참조가 Unreachable 하다면 가바지 컬렉터가 이를 수거 한다.

1.3 가비지 컬렉션의 동작 과정

Heap Area는 효율적인 GC를 위해 Eden, Survaival, Old Generation으로 나뉜다.

1. 객체가 처음 생성되고 Heap 영역의 Eden에 age-bit 0 으로 할당된다. 이 age-bit는 Minor GC에서 살아 남을 때마다 1씩 증가하게 된다.

2. 시간이 지나 Heap Area의 Eden 영역에 객체가 다 쌓이게 되면 Minor GC가 한번 일어나게 되고 참조 정도에 따라 Servivor0 영역으로 이동하거나 회수된다.

3. Eden 영역에 신규 객체가 생성된다. Eden 영역에 객체가 쌓이게 되면 Young Generation(Eden + Servivor) 영역에 있는 객체들을 비어있는 Survival인 Survival1 영역에 이동하고 살아남은 모든 객체들은 age가 1씩 증가한다.

4. Eden 영역에 신규 객체들로 가득 차게 되면 다시한번 minor GC가 일어나고 Young Generation(Eden + Survivor) 영역에 있는 객체들을 비어있는 Survival인 Survival0으로 이동시킨 뒤 age 1 증가 시킨다. 해당 과정은 계속해서 반복된다.

5. 해당 과정을 반복하다 보면 age bit가 특정 숫자 이상으로 되는 경우가 발생한다. 이때 JVM에서 설정해 놓은 age bit에 도달하게 되면 오랫동안 쓰일 객체라고 판단하고 Old generation 영역으로 이동시킨다. 해당 과정을 프로모션(Promotion)이라고 한다.

6. 시간이 지나 Old 영역에 할당된 메모리가 허용치를 넘게 되면, Old 영역에 있는 모든 객체들을 검사하여 참조되지 않는 객체들을 한꺼번에 삭제하는 GC가 실행된다. 이렇게 Old generation영역의 메모리를 회수하는 GC를 Major GC라고 한다. Major GC는 오래 걸리는 작업이고, 이때 GC를 실행하는 스레드를 제외한 모든 스레드는 작업을 멈추게 된다. 이를 Stop-the-World라고 한다. 해당 작업이 잦으면 프로그램 성능에 문제가 될 수 있다.

2. GC 정리 📚

• GC는 동적 메모리 영역 중 필요 없게된 메모리 영역을 주기적으로 삭제하는 프로세스를 말한다.
• GC대상은 Heap 영역 안에 있는 객체중 참조를 잃은 객체 이다.(참조 되지 않는 객체)
• GC의 동작은 Eden과 Survivor 영역에서 Minor GC가 이루어진 뒤 Old generation에 프로모션 된 후 Major GC를 통해 동작하게 된다.
• Major GC는 GC이외의 스레드를 멈추기 때문에 성능 이슈가 생길 수 있다.

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

[JoisFe]

GC의 구체적인 동작원리를 덕분에 알게 되었습니다. 감사합니다^^