GC(Garbage Collection) 개념과 종류

GC란?

JVM에서 해주는 기능 중 하나로 Heap 영역에서 사용되고 있지 않은 객체를 제거해주는 역할을 한다.

수거(제거) 대상

객체 상태가 두 가지로 나뉨
- Unreachable : 참조되고 있지 않은 객체 (사용되지 않는 객체)
- Reachable : 참조되고 있는 객체 (사용되고 있는 객체)

GC 동작 순서

GC Root에서 주소를 따라가 참조하고 있는지 확인하여 Unreachable, Reachable을 판단한다.
GC Root의 종류
- Stack 영역의 데이터(지역 변수, 파라미터)
- Method 영역의 static 데이터
- JNI에의 생성된 데이터
Mark And Sweep (Compact) 알고리즘이 대표적
- Mark : GC Root로부터 변수를 찾아가며 객체를 참조하고 있는지를 Unreachable, Reachable로 구분한다.
- Sweep : Unreachable 객체들을 Heap에서 제거한다.
- Compact : 객체들이 제거되고 중간중간 비어있는 공간들을 한곳으로 모아 메모리 단편화를 막아주는 역할을 한다.

Heap 메모리 영역 구조

크게 Young Generation, Old Generation 영역으로 나뉜다.
Young Generation
- Eden
- Survivor1, 2
Old Generation
Permanent Generation

Heap 메모리 영역이 꽉 찼을 때?

Eden 영역부터 객체들이 채워지며 꽉 찼을 경우에는 Minor GC(Young Generation)가 발생한다.
Eden 영역에서 참조되지 않은 객체들은 해제되고 참조되고 있는 객체들은 Suvivor1으로 이동한다.
- 이때 규칙이 있는데 Suvivor1, 2는 둘 중 하나는 비어있는 상태이어야 한다.
- Survivor에서 살아남은 객체들은 age 값이 계속 증가한다.

Age 값의 임계치를 초과한다면 해당 객체들은 Old 영역으로 이동하게 된다.
Old 영역 또한 가득 차게 되면 Major GC(Old Generation)가 발생한다.

Stop the world

GC 스레드가 진행되는 동안 애플리케이션 스레드가 모두 중단되는 상황을 말함

GC의 종류

Serial GC

싱글 스레드로 GC를 수행하며 Mark-Sweep-Compact 알고리즘을 사용한다.

Parallel GC

Java8의 Default GC
Serial GC랑은 다르게 Young 영역일 때 멀티 스레드로 동작하여 stop-the-world 시간이 단축된다.

Parallel Old GC

Parallel GC를 개선하기 위해 나온 방법
Parallel GC에서 Old 영역까지 멀티 스레드로 GC를 수행한다.
Mark-Summary-Compact 알고리즘으로 수행한다.
- Summary : Old 영역을 멀티스레드로 처리

CMS GC (Current Mark Sweep)

stop-the-world의 시간을 줄이기 위해 나온 방법
Reachable 객체를 찾는 동시에 참조되지 않는 객체들을 제거한다. Mark-Sweep이 동시에 일어남
Compact가 일어나지 않기 때문에 단편화 문제는 발생할 수 있다.

G1 GC (Garbage First)

CMS GC를 개선하기 위해 나온 방법
Java 9+ Default GC
이전처럼 Young, Old Generation으로 나누지 않고 Heap을 일정한 크기의 Region으로 나눔
전체 Heap이 아닌 할당된 Region 단위로 검색

Referece