🗑️ 자바의 가비지 컬렉션 한눈에 보기

엘리의 GC 영상을 보고 정리한 내용입니다.
JVM에서 GC가 어떻게 동작하는지 알고 있다면, 성능 튜닝과 메모리 효율 관리에 큰 도움이 됩니다.

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📌 GC(Garbage Collection)이란?

JVM의 Heap 영역에서 사용하지 않는 객체를 자동으로 삭제하는 프로세스

• Heap에는 String, List, 커스텀 클래스 등 오브젝트 타입 데이터가 저장됨
• 어떤 객체가 삭제 대상인지 어떻게 구분할까?

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🔍 GC의 수거 대상: Reachability

• GC는 GC Root에서부터 참조 가능한 객체들만 남기고 나머지를 삭제
• 참조되지 않은 객체는 unreachable 하다고 판단 → GC 대상

GC Root가 될 수 있는 조건

• Stack 영역의 지역 변수
• Method 영역의 static 변수
• JNI로 생성된 객체 등

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⚙️ GC의 동작 방식

Mark and Sweep 알고리즘

단계	설명
Mark	GC Root부터 객체를 탐색하며 참조된 객체에 마킹
Sweep	마킹되지 않은 객체를 메모리에서 제거
Compact	단편화 방지를 위해 살아남은 객체를 한 곳으로 이동 (알고리즘에 따라 옵션)

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🧠 JVM Heap 구조와 GC 발생 시점

영역	설명
Young Generation	새로 생성된 객체가 저장됨 (Eden, Survivor)
Old Generation	오래 살아남은 객체들이 저장됨
Metaspace	클래스 메타데이터 저장 (Java 8부터 PermGen → Metaspace로 대체됨)

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🧪 Minor GC와 객체 생존

Eden → Survivor → Old로 객체 이동

• Eden이 가득 차면 Minor GC 발생
• Survivor0 ↔ Survivor1은 번갈아 사용 (한쪽은 항상 비워둬야 함)

• 객체의 생존 횟수(Age)가 기준치를 넘으면 Old Generation으로 이동

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🔥 Major GC

• Old Generation이 가득 찼을 때 발생
• Minor GC보다 비용이 크고 시간도 오래 걸림
• Major GC는 최소화하는 것이 좋음

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💡 GC가 전제하는 가설 (Weak Generational Hypothesis)

1. 대부분의 객체는 금방 Unreachable 상태가 된다.
2. 오래된 객체에서 젊은 객체로의 참조는 매우 적다.

• 파란색: 메모리를 차지하고 있는 객체들
• Minor collections: Minor GC이라 생각해면 이해하기 편하다
• Minor GC가 발생하고 꽤 많은 객체들이 수거되는 모습을 볼 수 있음 -> 메모리 낭비를 막음
• 반면 major gc는 한 번 일어나도 수거되는 객체가 별로 없다.

GC는 young 영역에서 더 자주 GC를 수행하며, old 영역은 덜 빈번하게 수행

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🧨 Stop-The-World란?

GC 수행 시 JVM이 모든 애플리케이션 스레드를 멈추고 GC 전용 스레드만 동작하는 상태

• GC 종류에 따라 STW 시간이 다름
• 성능 병목의 원인이 될 수 있음 → GC 종류 선택이 중요함

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🧬 GC 종류 정리

Serial GC

• 가장 단순하고 기본적인 GC
• 단일 스레드로 수행
• 다른 GC들에 비해 STW 시간이 김

Parallel GC

• java 8의 기본 GC
• Young GC를 멀티 스레드로 처리

Parallel Old GC

• Parallel GC의 개선 버전
• Old 영역에서도 멀티 스레드로 처리
• Mark-Summary-Compact 알고리즘 사용
  Sweep: 단일 스레드가 Old 영역을 훑는다.
  Summary: 멀티 스레드가 Old 영역을 분리해서 훑는다.

CMS GC

• STW 시간을 줄이기 위해 고안됨
• Reachable한 객체들을 한번에 찾지 않고 순차적으로 찾음
• 단일 스레드로 GC를 처리하지만 나머지 스레드들은 작업을 계속 진행함
• Compact 없음 (단편화 문제 있음)

G1 GC (Garbage First)

• CMS GC를 개선
• Java 9+의 기본 GC
• Region 기반으로 동작
• Compact 가능

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🧠 마무리

GC는 JVM이 메모리를 효율적으로 사용하도록 돕는 중요한 기능이다.

• GC가 언제, 어떤 영역에서, 어떻게 동작하는지를 이해하면
• 애플리케이션 성능 튜닝과 장애 분석에 큰 도움이 된다

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🎥 참고 자료

🐥엘리의 GC