[TIL] Effective Java - Item.07

김주형·2023년 2월 27일

TIL

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Reference 🙇🏻‍♂️

'GC를 갖춘 언어를 사용하면 편리하지만, 메모리 관리에 더 이상 신경쓰지 않아도 되는 것은 아니다.'

메모리 누수

메모리 누수 (memory leak)

프로그램이 필요하지 않은 메모리를 계속 점유하고 있는 현상

할당된 메모리를 사용 후 반환하지 않는 것이 누적되면 메모리가 낭비된다.

스택을 통한 직접 메모리를 관리하는 경우의 예시

public class Stack {
	private Object[] elements;
	private int size = 0;
	private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

	public Stack(){
		elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
	}

	public void push(Object e) {
		ensureCapacity();
		elements[size++] = e;
	}

	public Object pop() {
		if (size == 0) {
			throw new EmptyStackException();
		}
		return elements[--size];
	}

// 원소를 위한 공간을 적어도 하나 이상 확보한다.
// 배열 크기를 늘려야 할 때마다 대략 두 배씩 늘린다.
	private void ensureCapacity() {
		if (elements.length == size) {
			elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
		}
	}
}

메모리 누수로 인해 메모리 사용량이 늘어나 성능 저하가 일어날 것입니다.
- 심한 경우 디스크 페이징 또는 OutOfMemoryError가 발생할 수 있습니다.
pop() 메서드를 살펴보면 줄어드는 경우에 스택에서 꺼내진 객체들은 GC가 되지 않습니다.
- size 변수만 줄어들고 실제로 배열 안에 값들은 남아있기 때문
- 값이 남아 있는 부분은 다 쓴 참조(obsolete reference)에 해당됨
```
	>- 다 쓴 참조(obsolete reference : 앞으로 다시 쓰지 않을 참조를 의미
```
객체 참조 하나를 살려둔다면 GC는 그 객체 뿐만 아니라 해당 객체가 참조하는 모든 객체를 회수할 수 없습니다.

다 쓴 참조로 인한 메모리 누수 해결방법 - 직접 메모리를 관리하는 클래스의 경우

public Object pop() {
	if (size == 0)
		throw new EmptyStackException();
	Object result = elements[--size];
	elements[size] = null; // 다 쓴 참조 해제

	return result
}

// Vector 클래스의 removeElementAt
public synchronized void removeElementAt(int index) {
	...
	elementCount--;
	elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}

가장 간단한 방법은 참조를 다 사용하고 난 후 null 처리를 통한 참조해제를 하면 됩니다.
부가적으로 null 처리한 참조를 사용하려고 한다면 프로그램은 NPE 발생으로 빠른 오류 발견이 보장됩니다.
자기 메모리를 직접 관리하는 클래스가 있다면 객체 참조를 null로 처리하는 방법을 사용하여 메모리 누수에 더더욱 주의해야 합니다.

다 쓴 참조로 인한 메모리 누수 해결방법 - 일반적인 경우

일반적인 경우에도 null 처리를 한다면 프로그램이 필요 이상으로 지저분해집니다.
가장 바람직한 방법은 참조를 담은 변수를 유효 범위 밖으로 밀어내는 것입니다.
변수의 범위를 최소가 되게 정의하고 해당 스코프 안에서만 사용한다면 누수문제는 자연스럽게 해결됩니다.

캐시

캐시를 사용하는 경우에도 메모리 누수를 주의해야 합니다.
보통 객체 참조를 캐시에 넣고 시간이 지나는 경우, 메모리 누수가 일어납니다.

캐시로 인한 메모리 누수 해결

@Test
void weakHashMapTest() {

	weakHashMap<Integer, String> map = new weakHashMap<>();

	Integer key1 = 1000;
	Integer key2 = 2000;

	map.put(key1, "Orange");
	map.put(key2, "Coffee");

	key1 = null;

	System.gc();

	map.entrySet().stream.forEach(e1 -> System.out.println(e1));
	assertThat(map.size()).isEqualTo(1);
}

키를 참조하는 동안만 엔트리가 살아 있는 캐시가 필요한 상황이라면, 사용하고 난 엔트리를 제거해주는 WeakHashMap을 사용해 캐시를 생성할 수 있습니다.
보통 시간이 지날 수록 캐시 엔트리의 가치를 감소시킨 후, 가치가 없어진 엔트리를 제거해주는 방법을 사용한다고 합니다.
- 백그라운드 스레드를 사용하여 캐시를 지우는 방법 -> 예) ScheduledThreadPoolExecutor
- 캐시에 새 엔트리를 추가할 때 부수 작업으로 수행하는 방법 -> 예) LinkedHashMap