GC, Garbage Collection

GC, Garbage Collection

JVM 내부에서 백그라운드 thread로 동작하는 task. heap 영역의 메모리를 자동으로 관리해준다. (python, C++도 있다)

ItemVO itemVo = new ItemVO();
itemVo = null;	// 더 이상 참조되지 않은 메모리는 GC 대상

 

동작원리

• Reachability  -> Mark -> Sweep -> Compact
• Reachability 분석
  : GC ROOT 로부터 도달할 수 없는 개체를 가비지로 판단함
  GC ROOT(static 변수, Thread 참조, 지역변수)
• Mark : GC Root에서부터 살아있는 객체를 표시
• Sweep : 표시되지 않은 객체(죽은 객체)를 제거
• Compact : 살아있는 객체를 한쪽으로 모아 메모리 단편화 제거

* GC와 메모리

JVM 메모리 구조와 연계, Heap은 세대로 분류 (Generational)

• Young : 새 객체가 생기는 곳
• Old : 오래된 객체가 있는 곳, 오래 사용되는 객체가 Old로 승급
• Metaspace : 클래스 메타데이터

메모리	위치	동작	GC
Young Gen	Heap	자주, idle	Minor GC /Full GC
Old Gen	Heap	가끔, 메모리 풀	Major /Full GC
Metaspace	java 8 이전 = Heap java 8 부터 = native	조건부, 클래스가 언로드	Full GC 포함 시 일부

 

* GC 종류

항목	Minor GC	Major GC	Full GC
대상 영역	Young Gen	Old Gen	Young + Old + Metaspace
발생 빈도	자주	드물게	매우 드물게 (하지만 치명적)
발생 시점	새 객체 할당 공간이 없을 때, Eden이 꽉차면, Survivor 영역에 남은 객체가 있을때.	새 객체 할당 공간이 없을 때, Young 에서 Old으로의 승격 실패할 때,	System.gc() 코드 실행할 때 Young, Old, meta 모두 부족할 때 OutofMemory 발생 위기 시, jcmd, jmap 등 CLI 명령어 발생
속도	빠름(부담없음)	느림	가장 느림(심각함)
목적	짧은 생명 객체 정리	오래된 객체 정리	전체 상태 리셋 수준

 

특징

• 자동 메모리 해제
• 메모리 누수 방지
• 객체 생명주기 기반 관리 : 참조되지 않는 객체만 제거
• 멀티스레드 환경 안전 : 스레드 동기화
• Stop-the-World 발생 : GC 동작 중 app이 일시정지하는 상태

종류

GC 종류	사용 가능 Java 버전	주요 목적	특징	비고
Serial GC -XX:+UseSerialGC	Java 1.2+	일반 / 데스크탑 / 단일 스레드	단일 스레드, 가장 단순함	클라이언트 환경에 적합
Parallel GC -XX:+UseParallelGC	Java 1.4+ (Java 8 기본)	병렬 처리 / Throughput 우선	멀티스레드, 빠름, 압축 포함	Java 8에서 기본 GC
CMS (Concurrent Mark Sweep) -XX:+UseConcMarkSweepGC	Java 1.4~Java 14	저지연 / 병행 수거	Mark-Sweep 병행 처리, 압축 없음	Java 9부터 deprecated
G1 GC -XX:+UseG1GC	Java 7+ (Java 9부터 기본)	일반 + 예측 가능한 짧은 정지시간	Region 단위 관리, 병렬/병행 GC	Java 9~현재 대부분의 기본값
ZGC -XX:+UseZGC	Java 11+	초저지연 / 대용량 Heap	대부분 병행, STW ≒ 1~2ms	Java 17부터 정식 안정화
Shenandoah -XX:+UseShenandoahGC	Java 12+	초저지연 / CMS 대체	병행 마크 + 병행 압축	RedHat 주도 Java 17부터 정식
Generational ZGC	Java 21+ (experimental)	초저지연 + 세대 분리	ZGC의 세대별 최적화 버전	실험적 단계 (미래 기대)

* 저지연 : STW를 줄이는 것

* 병행수거 : app실행 중 GC일부를 실행

* Region 단위 관리 : Heap을 조각(Region)으로 나눠서 관리(나눠서 정리)

* Compaction : 메모리를 한쪽으로 정리하는 압축

* Throughput : 전체 시간 중 GC가 아닌 실제 작업 시간 비율

* Generational GC : 객체 수명에 따라 나눠서 관리하는 GC