[Java] GC 에 대한 이야기

[Java] GC 에 대한 이야기

http://www.javaworld.com/article/2078645/java-se/jvm-performance-optimization-part-3-garbage-collection.html

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System.gc() 를 호출하는 것이 GC 를 보장하지 않는다.

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gc 가 호출되면 gc 는 자신이 실행되어도 안전한 시점인지 확인 후 실행된다.

안전한 시점이라는 것은 지속적인 object allocation 이 아닐 때, optimized CPU instruction 의 중간이 아닐 때 와 같은 경우가 있겠다.

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GC 는 여러 가지 variation 이 있지만 다음 두가지는 모든 GC 가 동일하다.

1. OOM 이 나지 않도록 사용되지 않는 메모리를 free 시킨다.

2. performance 저하를 최소한으로 하면서 수행한다.

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GC 에는 기본적으로 2가지 접근법이 있다.

하나는 reference counting 이고 다른 하나는 tracing collector 이다.

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Reference Counting 방법은 바로 object 들에 접근해서 reference count 를 체크하여 free 시킬 수 있다는 장점이 있다.

하지만 모든 reference count 를 최신으로 유지하는 것은 매우 무거운 작업이다.

덧붙여 circular structure 의 경우를 다루기가 까다롭다.

이 circular structure 인지를 조사하는 과정이 또 엄청난 overhead 가 될 수 있다.

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Tracing collectors 는 "모든 살아있는 object 들은 계속 reference 들을 따라가면 닿을 수 있다"는 데 있다.

기본 live object set 은 register, global fields, stack frame 들을 조사하여 알 수 있다.

이 기본 live object set 이 조사되면 이 녀석들을 쭉 따라가며 살아있다고 마킹을 한다.

한번 마킹이 끝나면 그 외의 나머지를 free 시킨다.

Tracing collector 는 circulr structure 를 판단하기도 쉽다.

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Tracing collector 가 주로 쓰이는 GC 방법이다.

Commercial 로 쓰기에 적합하다고 이미 증명된 방법이다.

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Copying 와 mark-and-sweep  가 tracing collector 에서 주로 쓰이는 가장 흔한 알고리즘이다.

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Copying 방법은 tracing 을 하면서 from space 에서 to space 로 복사를 하고, from space 전체를 free 시킨다.

이전에는 메모리를 반으로 나누어 from space 와 to space 가 switching 되는 방식이었다.

새로운 방식은 메모리를 반으로 나누지 않고 특정 영역을 잡고 이 방법을 수행한다.

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Copying 방법의 장점은 memory fragmentation 을 방지한다는 것이다.

Copying 방법의 단점은 stop-the-world collector 라는 것이다.

그래서 memory 를 많이 사용하면 할수록 performance 이슈는 더 잘 터져나온다.

덧붙여 copying 은 to space 의 영역에 copying 해야 하기 때문에 메모리 영역을 어느 정도 항상 확보해놔야 하고, 메모리 효율 면에서 조금 비효율적이다.

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Mark-and-sweep collector 가 대부분의 commercial JVM 이 차용하고 있는 GC 방법이다.

mark-and-sweep 은 performance 에 영향을 주지 않는다.

가장 유명한 이 방식의 collector 는 CMS, G1, GenPar, DeterministicGC 등이 있다.

mark-and-sweep 은 bit 으로 marking 을 한다.

marking 이 끝나면 sweep 을 하기 전에 heap 전체를 다시 한번 순회하며 mark 안된 memory 를 free 시킨다.

collector 는 이 녀석들을 free list 에 모아놓는다.

chunk size 를 기준으로 나뉜 free list 가 gc 에 여러개가 있다.

sweep 이 끝나면 다시 allocation 을 시작할 수 있다.

새로운 allocation 영역은 fragmentation 을 막기 위해 free list 에 모아 놓은 녀석들 중 사이즈가 가장 비슷한 조금 더 큰 그릇에 할당한다.

mark는 heap 의 live data 의 양에 영향을 받고, sweep 은 heap size 에 영향을 받는다.

mark 와 sweep phase 가 끝날 때까지 기다려야 하기 때문에 큰 heap 이나 큰 live data set 에서는 꽤나 시간이 걸린다.

하지만 이 녀석은 어찌되었든 tuning 의 소지가 있다.

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