Java G1(Garbage First) GC란?

Java 8의 default GC는 Parallel GC로 Young Generation의 GC를 멀티 스레드로 수행하여 stop-the-world 시간을 단축 시켰다.

Java 9+는 default GC로 G1(Garbage First) GC를 사용한다.

어떠한 방법으로 성능 개선이 이루어 졌는지, G1 GC를 탐구해보자 한다.

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G1 GC

G1 GC의 Heap 영역은 전통적인 GC와 다르다.

전통적인 GC가 Heap 영역을 물리적으로 분리하여 사용했다면, G1 GC는 일정 크기의 region으로 구분하여 논리적으로 분리한다.

G1 GC에는 Eden, Survivor, Old 외 추가적으로 Humongous region이 존재하는데, region 크기의 50%가 넘는 객체를 위한 region이다.

Available / Unused region은 비어있는 region을 일컫는다.

G1 GC에서 Full GC의 동작 과정은 Initial Mark -> Root Region Scan -> Concurrent Mark -> Remark -> Cleanup -> Copy 순서로 진행된다.

각 과정의 설명은 다음과 같다.

• Initial Mark
  • stop-the-world 발생
  • Old region의 객체들이 참조하는 Survivor region 객체들을 찾는다.
• Root Region Scan
  • Initial Mark 단계에서 찾은 객체들 중에서 GC 대상인 객체들을 스캔한다.
• Concurrent Mark
  • 모든 region에 대해 스캔을 진행하고, GC 대상 객체가 발견되지 않은 region은 이후 과정에서 제외한다.
• Remark
  • stop-the-world 발생
  • 변경 사항에 따라 최종적으로 GC 대상이 아닌 객체들을 식별한다.
• Cleanup
  • stop-the-world 발생
  • GC 대상 객체들이 많은 region에 대한 메모리 해제를 수행한다. stop-the-world 종료 후 완전히 비워진 region 을 free region list에 추가한다.
• Copy
  • GC 대상 region이었지만 Cleanup 과정에서 완전히 비워지지 않은 region의 살아남은 객체들을 새로운 Available/Unused region 에 복사하여 압축 작업을 수행한다.

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