[JAVA] Garbage Collection

1. GC 개념

• Garbage Collection(가비지 컬렉션)
• 더이상 참조되지 않는 객체를 힙 메모리에서 제거하여 메모리를 확보하는 기능
• 메모리 누수 방지

2. 동작 방식

1) 시점

• 주기X, JVM 판단으로 실행
  • 판단 근거
    • 메모리 부족
    • 시스템 idle(CPU 사용률이 낮은 상태)
    • 객체 수 급증
• 명시적 호출이 가능하나 보장X
  • System.gc();

2) 제거 조건

• 참조 해제된 객체
  • null값을 가진 객체
  • 스코프를 벗어난 지역변수

✔︎ 객체 생존 기간에 따른 힙 메모리 구조

• JVM마다 GC 정책에 따라 다른 구조를 가짐
  • HotSpot JVM(대부분의 자바 배포판) 메모리 구조

    Heap
     ├─ Young Gen (Eden, Survivor0, Survivor1)
     │      └─ Minor GC
     └─ Old Gen
        └─ Major GC
    

(1) Young Generation

• 새로운 객체 생성 시 저장되는 메모리 구역
• Minor GC 활동 영역
  • Minor GC: Young Gen에서만 수행
• GC 실행 빈도 多
• 생성 시점에 따라 세부적으로 구역 분리
  • 오래될 수록 다음 영역으로 이동(메모리 주소 변경 가능)

(2) Old Generation

• Young Gen에서 승격(Promotion)된 객체 저장 메모리 구역
  • Old Gen에 복사 & 참조 변수가 새 주소로 업데이트
• Major GC(Full GC)
  • Major GC: 전 영역에 대해 수행
• GC 실행 빈도 少
• GC의 성능 부담이 큼

3) 실행 단계

(1) Stop The World

• JVM이 GC 전용 스레드 외 애플리케이션의 모든 스레드를 일시정지
• Heap 메모리를 안전하게 정리

(2) Mark and Sweep

• Mark: 참조되는 객체 식별
• Seep: 미참조 객체 제거 & 메모리 회수

4) GC 알고리즘

• JVM이 자동으로 선택: 실행 환경, Heap 크기, CPU 코어 수 등을 기반
• 사용자가 옵션으로 직접 지정 가능
• 알고리즘 종류
  • Serial GC
    • 단일 스레드 → 작은 Heap에서 Young/Old 영역 모두 수행
  • Parallel GC
    • 멀티 스레드 → Young Gen 병렬처리
  • CMS (Concurrent Mark Sweep)
    • Old Gen GC를 애플리케이션과 병행 수행 → Stop-The-World 최소화
  • G1 GC
    • Young/Old 병행 관리 → 대형 Heap 환경 최적화