JVM의 Garbage Collector

JVM(Java Virtual Machine)

• 운영체제의 메모리 영역에 접근하여 메모리를 관리하는 프로그램 이자 가상 머신
• Garbage Collector 수행
  • 동적으로 할당한 메모리 영역(Heap) 중 사용하지 않는 영역을 체크하여 더 이상 사용하지 않는 메모리를 비운다.
    • GC탄생 배경의 두 가지 전제 조건
      • 대부분의 객체는 금방 접근 unreachable 상태가 된다.
      • 오래된 객체에서 젊은 객체로의 참조는 아주 적게 존재한다.

메모리 영역

class Person {
    int id;
    String name;

    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

public class PersonBuilder {
    private static Person buildPerson(int id, String name) {
        return new Person(id, name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int id = 23;
        String name = "John";
        Person person = null;
        person = buildPerson(id, name);
    }
}

https://www.baeldung.com/java-stack-heap

Heap

• 동적으로 할당한 메모리 영역
• 모든 object타입의 데이터가 할당
• heap영역의 object를 가리키는 참조 변수가 stack에 할당

Garbage Collector동작

1. gc가 stack의 모든 변수를 스캔하면서 각각 어떤 객체를 참조하고 있는지 찾아서 마킹
2. reachable object가 참조하고 있는 객체도 찾아서 마킹
3. 마킹되지 않은 객체 heap에서 제거 → sweap

    -> 1,2번 동작을 Mark, 3번 동작을 Sweap이라고 한다.

 

GC 동작 시점

 

heap의 구조

https://journaldev.nyc3.digitaloceanspaces.com/2014/05/Java-Memory-Model.png

New generation = Eden + S0(Survival0), S1(Survival1) , old generation

- 새로운 객체 Eden영역에 생성. Eden영역의 메모리가 차면 GC 동작 시작

이때 발생하는 GC를 Minor GC라 함.

GC가 동작하면서 Mark, Sweap 동작이 발생하며, Eden에서 살아남은 객체는 S0으로 이동

GC 종류

1. Serial GC

1. cpu코어가 1개만 있을 때 사용하는 방식
2. gc를 처리하는 스레드가 1개
3. mark-compact collection 알고리즘 사용
   1. mark-compact collection 알고리즘 동작 순서
      1. mark phrase
         • GC가 동작하면서 마킹된 살아있는 객체를 찾는다.
      2. compaction phrase
      3. 위의 동작을 아래 코드처럼 표현될 수 있다.

for each root variable r
    mark (r);
compact ();

2. Parallel GC

1. Serial GC보다 처리속도 빠름
2. 메모리가 충분하고 코어의 개수가 많을 때 사용
3. gc를 처리하는 스레드 여러 개

stop-the-world

GC 실행을 위해 JVM의 어플리케이션 정지

stop-the-world  발생 시 스레드를 제외한 나머지 스레드는 모두 작업을 멈춘다.

3. Concurrent Mark Sweap GC

1. stop-the-world를 줄임으로서 응답이 빨라야 하는 어플리케이션에 적합
2. gc작업 완료 이후에 중단한 작업 다시 시작.
3. gc를 실행하기 위해 jvm의 어플리케이션 실행을 멈추는 것

4. G1 GC

Eden + S0(Survival0), S1(Survival1) , old generation을 하나의 막대 모양으로 보았다면 G1GC에서는 각 영역을 region으로 나눈다.

GC동작 시 Eden Space만 체크하여 사용하지 않는 메모리 정리

 

https://blog.idrsolutions.com/2017/05/g1gc-java-9-garbage-collector-explained-5-minutes/

 

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[참고]

가비지 컬렉션(GC)의 원리와 종류

NAVER D2

https://www.baeldung.com/java-stack-heap

https://book.huihoo.com/data-structures-and-algorithms-with-object-oriented-design-patterns-in-java/html/page428.html