4.3 가비지 컬렉션

자바스크립트는 눈에 보이지 않는 곳에서 메모리 관리를 수행한다.

원시값, 객체, 함수 등 우리가 만드는 모든 것은 메모리를 차지한다. 그렇다면 더는 쓸모 없어지게 된 것들은 어떻게 처리될까? 지금부턴 자바스크립트 엔진이 어떻게 필요 없는 것을 찾아내 삭제하는지 알아보자.

가비지 컬렉션 기준

자바스크립트는 도달 가능성(reachabillity) 이라는 개념을 사용해 메모리 관리를 수행한다.

'도달 가능한(rehable)' 값은 쉽게 말해 어떻게든 접근하거나 사용할수 있는 값을 의미한다. 도달 가능한 값은 메모리에서 삭제되지 않는다.

1. 아래에서 소개될 값들은 그 태생부터 도달 가능하기 때문에, 명백한 이유 없이는 삭제되지 않는다.

• 현재 함수의 지역 변수와 매개변수
• 중첩 함수의 체인에 있는 함수에서 사용되는 변수와 매개변수
• 전역 변수
• 기타 등등
  이런 값은 루트(root) 라고 부른다.

2. 루트가 참조하는 값이나 체이닝으로 루트에서 참조할 수 있는 값은 도달 가능한 값이 된다.
   전역 변수에 객체가 저장되어있다고 가정해 보자. 이 객체의 프로퍼티가 또 다른 객체를 참조하고 있다면, 프로퍼티가 참조하는 객체는 도달 가능한 값이 된다. 이 객체가 참조하는 다른 모든 것들도 도달 가능하다고 여겨진다.

자바스크립트 엔진 내에선 가비지 컬렉터(garbege collector)가 끊임없이 동작한다. 가비지 컬렉터는 모든 객체를 모니터링하고, 도달할 수 없는 객체는 삭제한다.

간단한 예시

// user엔 객체 참조 값이 저장된다.
let user = {
  name: "John"
};

전역 변수 "user"는 {name: "John"}이라는 객체를 참조한다. John의 프로퍼티 "name"은 원시값을 저장하고 있다.

user의 값을 다른 값으로 덮어쓰면 참조가 사라진다.

user = null;

이제 John은 도달할 수 없는 상태가 되었다. John에 접근할 방법도, 참조하는 것도 모두 사라졌다. 가비지 컬렉터는 이제 John에 저장된 데이터를 삭제하고, 메모리에서 삭제한다.

참조 두 개

참조를 user에서 admin으로 복사했다고 가정해보자.

// use엔 객체 참조 값이 저장된다.
let user = {
  name: "John"
};

let admin = user;

그리고 위에서 한것 처럼 user의 값을 다른 값으로 덮어써 보자.

user = null;

전역 변수 admin을 통하면 여전히 객체 John에 접근할 수 있기 때문에 John은 메모리에서 삭제되지 않는다. 이 상태에서 admin을 다른 값(null 등)으로 덮어쓰면 John은 메모리에서 삭제될 수 있다.

내부 알고리즘

'mark-and-sweep'이라 불리는 가비지 컬렉션 기존 알고리즘에 대해 알아보자.
'가비지 컬렉션'은 대개 다음 단계를 거쳐 수행된다.

• 가비지 컬렉터는 루트(root) 정보를 수집하고 이를 'mark(기억)' 함.
• 루트가 참조하고 있는 모든 객체를 방문하고 이것들을 'mark' 함.
• mark 된 모든 객체에 방문하고 그 객체들이 참조하는 객체도 mark 함. 한번 방문한 객체는 전부 mark 하기 때문에 같은 객체를 다시 방문할 일은 없다.
• 루트에서 도달 가능한 모든 객체를 방문할 때까지 위 과정을 반복함.
• mark 되지 않은 모든 객체를 메모리에서 삭제함

자바스크립트 엔진은 실행에 영향을 미치지 않으면서 가비지 컬렉션을 더 빠르게 하는 다양한 최적화 기법을 적용한다.

최적화 기법

• generational collection(세대별 수집) – 객체를 '새로운 객체’와 '오래된 객체’로 나눈다. 객체 상당수는 생성 이후 제 역할을 빠르게 수행해 금방 쓸모가 없어지는데, 이런 객체를 '새로운 객체’로 구분한다. 가비지 컬렉터는 이런 객체를 공격적으로 메모리에서 제거한다. 일정 시간 이상 동안 살아남은 객체는 '오래된 객체’로 분류하고, 가비지 컬렉터가 덜 감시한다.
• incremental collection(점진적 수집) – 방문해야 할 객체가 많다면 모든 객체를 한 번에 방문하고 mark 하는데 상당한 시간이 소모된다. 가비지 컬렉션에 많은 리소스가 사용되어 실행 속도도 눈에 띄게 느려진다. 자바스크립트 엔진은 이런 현상을 개선하기 위해 가비지 컬렉션을 여러 부분으로 분리한 다음, 각 부분을 별도로 수행한다. 작업을 분리하고, 변경 사항을 추적하는 데 추가 작업이 필요하긴 하지만, 긴 지연을 짧은 지연 여러 개로 분산시킬 수 있다는 장점이 있다.
• idle-time collection(유휴 시간 수집) – 가비지 컬렉터는 실행에 주는 영향을 최소화하기 위해 CPU가 유휴 상태일 때에만 가비지 컬렉션을 실행한다.

요약 ✔

• 가비지 컬렉션은 엔진이 자동으로 수행하므로 개발자는 이를 억지로 실행하거나 막을 수 없다.
• 객체는 도달 가능한 상태일 때 메모리에 남는다.
• 참조된다고 해서 도달 가능한 것은 아니다. 서로 연결된 객체들도 도달 불가능할 수 있다.

모던 자바스크립트 엔진은 좀 더 발전된 가비지 컬렉션 알고리즘을 사용한다.