1. 자바 메모리 관리
이번에 정리할 내용은 자바에서 메모리를 어떻게 관리하는지에 대해서이다. 그 전에 첫번째 정리에서 JVM에 대해서 공부하면서 메모리 영역에 대해 간단하게 알아보았다. 따라서 아래 링크를 통해 한 번 복습하고 나서 읽어보면 더 좋을 거 같다.
0) 들어가기 전
먼저 의문이 든 점을 해소하고 가보고자 한다. 우리는 단순히 코드 작성해서 원하는 결과값만 얻으면 장땡이지 않나 생각할 수 있다. 따라서 왜 프로그램의 메모리를 고려해야하는지에 대해 알아보자.
Q : 프로그램의 메모리를 왜 고려해야 할까?
- 사실 답은 매우 간단하다. 바로 메모리 설계가 잘되어 있는 프로그램에 비해 메모리 고려가 되지 않은 프로그램은 속도 저하 현상 또는 튕김 등의 현상이 일어날 확률이 크기 때문이다!!!
- 따라서 우리는 메모리 구조를 파악하고 한정된 메모리를 효율적으로 사용할 수 있어야한다.
1) 자바 실행 과정
이 부분 역시 JVM에 대해 공부하면서 알아봤지만 한번 더 알아보자.
위의 그림을 통해 자바 실행 과정과 JVM의 구성을 알 수 있다.
- 소스 코드(
.java), 즉 우리가 작성한 파일을 Java Compiler를 통해 바이트 코드(.Class) 파일로 변환 - 바이트 코드 파일을 JVM의 Class Loader로 보냄
- Class Loader에서 바이트 코드 파일을 JVM내로 로드하고 배치시킨다.
- Execution Engine은 Class Loader에 저장된 바이트 코드를 명령어 단위로 분류하여 하나씩 실행함
- Garbage Collector는 어플리케이션이 생성한 객체(인스턴스)의 생존여부를 판단해서 더이상 참조되지 않거나 null인 객체의 메모리를 해체시킨다.
- Runtime Data Area는 JVM이 실행되면서 할당받은 메모리 공간이다.
2) 자바 메모리 관리
자바의 메모리 구조는 아래 그림과 같다.
자바의 메모리는 크게 stack과 heap 두 파트로 나누어진다
(1) Stack
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스택 프레임(혹은 Activation Record)을 저장하는 메모리 공간이다.
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스택 프레임은 메서드가 호출되기 이전의 상태를 기록하는 역할을 수행하며 다음과 같은 내용을 포함한다.
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매개 변수(Parameter) : 호출 메서드가 전달한 인자 값
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지역 변수(Local Variables) : 메서드 내에서 선언한 변수
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리턴 주소(Return Address) : 메서드 실행을 마친 다음 실행할 명령문의 주소
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리턴 값(Return Value) : 호출 메서드에게 돌려줄 값
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스택 프레임은 메서드가 호출될 때 메모리에 할당되고, 종료되면 메모리에서 제거된다.
결과적으로 기본 자료형에 해당되는 지역변수와 매개변수의 데이터 값이 Stack Area에 저장된다.
(2) Heap
- Heap 메모리 영역에는 실제 객체가 저장된다.
- Heap 영역에 존재하는 객체들은 Stack 영역의 변수들에 의해 참조된다.
new키워드를 통해 생성된 객체, Array와 같은 동적으로 생성된 데이터가 저장된다.- Garbage Collector가 처리하지 않는한 소멸되지 않는다.
Stack과 Heap 정리
그렇다면 Heap 메모리에 저장된 데이터들은 어떻게 소멸되는 지 알아보자.
(3) Garbage Collection
- Garbage Collection는 프로그래머가 힙을 사용할 수 있는 자유롭게 사용하고, 더 이상 사용되지 않는 오브젝트들은 가비지 컬렉션을 담당하는 프로세스가 자동으로 메모리에서 제거하도록 한다.
<가비지 컬렉션(GC) 특징>
- GC 프로세스는 JAVA에 의해 자동적으로 실행되며, 언제 GC가 작동할지는 JAVA가 결정됨
(쉽게 말해서 우리는 언제 GC가 작동할 지 알 수 없음) - GC는 사실 비용이 많이 드는 과정이고 GC가 실행된다면 현재 실행중인 애플리케이션의 모든 스레드가 일시중지됨
- GC 프로세스는 가비지 수집과 메모리 해제보다 훨씬 더 복잡한 프로세스이다.
<가비지 컬렉션 규칙>
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Heap 영역에서 stack에서 도달 불가능한(Unreachable) 오브젝트들은 가비지 컬렉션의 대상이다.
참고자료
자바 메모리 관리 - 가비지 컬렉션
[Java] 자바 JVM 메모리 관리 파헤치기 (스택, 힙, Reference Type, 가비지 컬렉터)
