[CS] 가비지 컬렉션 기본 개념 학습

Yalstrax·2021년 8월 5일

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가비지 컬렉션은 프로그램에서 더 이상 사용하지 않는 메모리를 자동으로 정리하는 것입니다. 이 기능을 가진 언어(혹은 엔진)는 자바, C#, 자바스크립트 등이 있습니다.

자바스크립트는 보이지 않는 곳에서 메모리를 관리합니다.

더 이상 사용하지 않는 메모리를 판단하는 기준은 도달 가능성(Reachability) 입니다.

도달 가능하다는(Reachable) 값은 어떻게든 접근하거나 사용할 수 있는 값입니다. 이 값은 메모리에서 삭제되지 않습니다.

예를 들어, 자바스크립트로 어떤 함수를 만들었습니다.

let output = {
  name: "Bar",
};
function foo(a) {
  output.name = a;
}
foo("Kim");
console.log(output); // {name: "Kim"}

여기서, 전역 변수는 output입니다. 함수 foo의 지역변수는 output.name, 전달된 매개변수는 "Kim"입니다.

이 값들을 루트(root)라고 부릅니다.

전역 변수에 객체가 저장되어 있고, 이 객체의 프로퍼티가 참조하는 객체는 도달 가능한 값입니다. 이 객체가 참조하는 다른 모든 것들도 도달 가능합니다.

전역 변수 output은 {name: "Bar"}이라는 객체를 참조합니다.

만약 여기서, output의 값을 다른 값으로 덮어쓴다면 참조하는 객체는 사라집니다.

output = null;

기존에 output이 참조하던 객체는 null이 덮어쓰면서 참조할 수 없게됐습니다.

참조할 수 없게 되어, foo함수도 실행하게되면 다음과 같은 에러를 가져옵니다.

기존에 참조하던 객체 {name: "Bar"}는 이제 도달할 수 없는 상태가 되었습니다. 접근할 방법도 참조하는 것도 없습니다. 자바스크립트 가비지 컬렉터는 이 객체를 삭제하고, 또한 메모리에서도 삭제하게 됩니다.

자바스크립트 엔진 내에선 가비지 컬렉터가 끊임없이 동작하고 있으며, 가비지 컬렉터는 모든 객체를 탐색하고, 도달할 수 없는 객체는 삭제합니다.

위 과정은 다음과 같습니다.

자바스크립트 엔진은 가비지 컬렉터가 끊임없이 돌아가는데, 실행에 영향을 미치지 않으며 가비지 컬렉션을 더 빠르게 하는 다양한 최적화 기법을 적용했습니다.

세대별 수집(Generational Collection)
- 객체를 새로운 객체와 오래된 객체로 나누고, 객체가 생성되고 그 역할을 수행하고 더이상 쓰이지 않는 경우 자바스크립트는 이 객체를 새로운 객체로 분류합니다. 가비지 컬렉터는 이 새로운 객체를 적극적으로 메모리에서 제거합니다.
점진적 수집(Incremental Collection)
- 참조하는 객체가 많다면 방문해야할 객체도 많습니다. 이 객체를 모두 방문하고 마킹하는데 시간도 오래걸립니다. 이는 실행 속도 저하의 원인이 됩니다. 이를 개선하기 위해 자바스크립트는 가비지 컬렉션을 여러개로 나누고, 각각 별도로 수행합니다. 컬렉션을 분리하고 변경을 추척하는 추가 작업이 필요하지만, 긴 지연 시간을 짧은 지연 시간 여러 개로 분산할 수 있습니다.
유휴 시간 수집(Idle-time Collection)
- 가비지 컬렉터가 자바스크립트 실행에 주는 영향을 최소화하기 위해 CPU가 유휴 상태일 때만 가비지 컬렉션을 실행합니다.

이 외에도 여러가지 가비지 컬렉션 최적화 기법이 있습니다.

요약하자면 다음과 같습니다.

가비지 컬렉션에 대해 조금 더 깊게 공부해야할 것 같습니다. 간단하게 가비지 컬렉션에 대해 개요만 짧게 기록해보았습니다.

즐겁다면 그것만으로 만만세!