자바 - 가비지 수거
안녕하세요, 미래의 자바 마법사 여러분! 오늘은 자바 가비지 수거의 흥미로운 세계로 여행을 떠날 거예요. 프로그래밍에 처음이신가요? 걱정 마세요! 저는 여러분의 친절한 가이드가 될 테니까요. 저희는 이 주제를 단계별로 탐험할 거예요. 그럼, 가상의 빗자루를 준비하고, 메모리를 청소해볼까요!
자바 가비지 수거란 무엇인가요?
저는 여러분이 끝없는 파티에 있음을 상상해봅시다(재밌겠죠?). 사람들이 즐기는 중에, 빈 컵과 접시를 어디서나 내려두고 있죠. 정상적인 파티에서는 수거를 수동으로 해야 해요. 하지만 마법의처럼 자동으로 쓰레기를 없애주는 청소 시스템이 있다면 어떤가요? 그게 바로 자바 가비지 수거가 프로그램에 미치는 효과예요!
프로그래밍 용어로 설명하면, 가비지 수거(GC)는 자동 메모리 관리 시스템입니다. 자바 프로그램에서 더 이상 필요하지 않은 객체를 식별하고 제거하여 메모리를 확보합니다. 이 과정은 배경에서 일어나므로 개발자는 메모리를 수동으로 관리하는 대신 코드 작성에 집중할 수 있습니다.
간단한 예제를 살펴보죠:
public class GarbageCollectionExample {
public static void main(String[] args) {
// 새로운 객체 생성
String name = new String("John Doe");
// 'name' 변수는 이제 null이 됩니다
name = null;
// 이 시점에서 원래의 "John Doe" 문자열 객체는
// 가비지 수거 대상이 됩니다
// 가비지 수거를 실행하도록 제안합니다 (보장되지 않음)
System.gc();
}
}이 예제에서는 String 객체 "John Doe"를 생성하고 'name' 변수에 할당합니다. 'name'를 null로 설정하면 원래의 String 객체가 도달할 수 없게 됩니다. 가비지 수거기는 이 객체를 결국 제거하고, 그 메모리를 확보합니다.
가비지 수거기의 유형
자바는 여러 가지 가비지 수거기를 제공하며, 각각의 강점이 있습니다. 이를테면 다양한 상황에 적합한 다양한 유형의 청소 팀이 있듯이요. 저희의 청소 팀들을 만나보죠:
- 시리얼 가비지 수거기
- 병렬 가비지 수거기
- 동시 마크 스와이프(CMS) 가비지 수거기
- G1 가비지 수거기
이 테이블을 통해 이 수거기들을 간략히 정리해보죠:
| 가비지 수거기 | 최적의 사용 시나리오 | 주요 특징 |
|---|---|---|
| 시리얼 GC | 단일 스레드 환경, 작은 데이터셋 | 작은 응용프로그램에 간단하고 효율적 |
| 병렬 GC | 병렬 스레드 환경, 큰 데이터셋 | 트루스를 중시 |
| CMS GC | 낮은 일시 중지 시간이 필요한 응용프로그램 | 동시 작업으로 일시 중지를 최소화 |
| G1 GC | 큰 힙 크기, 예측 가능한 일시 중지 시간 | 힙을 구역으로 나누어 효율적으로 수거 |
가비지 수거의 세대
이제 자바가 가비지 수거를 위해 객체를 어떻게 구성하는지에 대해 이야기해보죠. 자바는 대부분의 객체가 짧은 수명을 가지는 것을 관찰한基础上에서 세대별 가비지 수거 모델을 사용합니다.
힙(객체가 존재하는 곳)은 세 개의 세대로 나뉩니다:
- 젊은 세대(Young Generation)
- 오래된 세대(Old Generation, 영주 세대라고도 함)
- 영구 세대(Permanent Generation, 자바 8+에서 메타스페이스로 대체됨)
이렇게 생각해보세요: 도시에 세 개의 지역 - 젊은 타운, 오래된 빌, 영구 버그가 있는 것처럼요.
젊은 세대 (젊은 타운)
이곳은 새로운 객체가 태어나는 곳입니다. 활기찬, 동적인 곳이며 높은 턴오버율을 가집니다. 대부분의 객체는 다른 지역으로 이동하기보다는 여기서 살고 죽습니다.
젊은 세대는 세 가지 공간으로 더 나뉩니다:
- 에던 공간: 새로운 객체가 할당되는 곳.
- 서빙어 스페이스 0과 서빙어 스페이스 1: 가비지 수거에서 생존한 객체가 이동되는 곳.
이제 젊은 세대에서 객체 생성의 예제를 살펴보죠:
public class YoungGenerationExample {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
// 이 객체들은 에던 공간에 생성됩니다
Object obj = new Object();
}
// 이 객체들은 다음 미니어 GC에서 수거될 것입니다
}
}이 예제에서는 1000개의 객체를 생성합니다. 이들은 젊은 세대의 에던 공간에 초기에 할당됩니다.
오래된 세대 (오래된 빌)
젊은 세대에서 여러 번 가비지 수거를 생존한 객체는 오래된 세대로 승격합니다. 이는 장수하는 객체들의 퇴직자 마을과 같습니다.
다음은 오래된 세대에 들어갈 수 있는 객체의 예제입니다:
public class OldGenerationExample {
private static final ArrayList<String> longLivedList = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
longLivedList.add("Item " + i);
// 이 리스트는 성장하고 여러 GC 주기를 생존하면서
// 오래된 세대로 승격할 가능성이 큽니다
}
}
}이 경우, longLivedList는 성장하고 여러 가비지 수거 주기를 생존하면서 오래된 세대로 승격할 가능성이 큽니다.
미니어 가비지 수거
미니어 GC는 젊은 타운의 빠른 청소입니다. 빠르고 자주 일어납니다. 젊은 세대가 가득 차면 미니어 GC가 동작하여 청소합니다.
미니어 GC 동작 시에는 다음과 같습니다:
- 에던에 있는 모든 객체가 서빙어 스페이스로 이동합니다.
- 현재 서빙어 스페이스에서의 객체들이 다른 서빙어 스페이스로 이동합니다.
- 여러 번 미니어 GC를 생존한 객체들이 오래된 세대로 승격합니다.
풀 가비지 수거
풀 GC는 젊은 타운과 오래된 빌을 모두 청소하는 더徹底的인 청소입니다. 미니어 GC보다 느리고 덜 자주 일어납니다.
다음 경우에 풀 GC가 触发됩니다:
- 오래된 세대가 가득 차는 경우
- 메타스페이스가 가득 차는 경우
다음은 풀 GC를 触发할 수 있는 예제입니다:
public class FullGCExample {
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> list = new ArrayList<>();
while (true) {
// 지속적으로 메모리를 할당
byte[] b = new byte[1024 * 1024]; // 1MB
list.add(b);
}
}
}이 프로그램은 지속적으로 메모리를 할당하고 반환하지 않습니다. 결국 오래된 세대가 가득 차고 풀 GC를 触发합니다.
가비지 수거기 튜닝
가비지 수거기 튜닝은 청소 일정을 정교하게 조정하는 것과 같습니다. 이는 고급 주제지만, 몇 가지 기본적인 팁을 제공하죠:
- 응용프로그램에 적합한 수거기를 선택하세요
- 힙 크기와 세대 크기를 조정하세요
- 적절한 GC 로깅을 설정하세요
다음은 자바 응용프로그램을 실행할 때 가비지 수거기와 힙 크기를 설정하는 방법의 예입니다:
java -XX:+UseG1GC -Xmx4g -Xms4g MyApplication이 명령은 G1 가비지 수거기를 사용하고, 최대 및 초기 힙 크기를 4GB로 설정합니다.
기억하세요, 가비지 수거 튜닝은 여러분의 구체적인 응용프로그램과 환경에 따라 다릅니다. 이는 종종 시험과 모니터링의 과정입니다.
그리고 여기 있습니다, 제 사랑하는 학생 여러분! 자바 가비지 수거의 흥미로운 여행을 마칠 때까지 이어봤습니다. 무엇인지 이해하고, 다양한 유형의 수거기와 세대를 탐험하며, 미니어와 풀 GC가 어떻게 작동하는지 알아보았습니다. 이제 여러분은 이 중요한 자바 프로그래밍의 측면에 대한 기본 개념을 알고 계신 것입니다.
기억하세요, 가비지 수거는 여러분의 자바 프로그램의 배후에서 노력하는 청결한 청소 팀과 같습니다. 이를 통해 여러분은 더 이상 메모리를 관리하는 데 집중할 필요 없이, 놀라운 코드를 작성할 수 있습니다. 코딩을 즐겨라, 여러분의 메모리는 항상 청결하고 깔끔하길!
Credits: Image by storyset