챕터 6~7 내용 정리 (#16)

ch06/최혁/최혁.md

@@ -0,0 +1,147 @@
+---
+marp: true
+---
+
+# 6. 가비지 수집 기초
+
+## 최 혁
+
+---
+
+> **프로그래머가 저수준 세부를 일일이 신경쓰지 않는 대가로 저수준 제어권을 포기한다는 사상이 자바 관리 방식의 핵심이다.**
+
+### grabage collector의 기본 원칙
+
+1. 알고리즘은 반드시 모든 가비지를 수집해야 한다.
+2. 살아있는 객체는 절대로 수집해선 안 된다.
+
+---
+
+# 마크 앤 스위프
+
+- 자바에서 가비지 수집은 마크 앤 스위프 알고리즘을 기반으로 동작한다.
+- 할당됐지만 회수되지 않은 객체를 가리키는 포인터를 포함한 allocated list를 사용하여 구현한다.
+
+### 전체적인 GC 알고리즘
+
+1. allocated list를 순회하면서 mark bit를 지운다.
+2. GC 루트부터 살아있는 객체를 찾는다.
+3. 이렇게 찾은 객체마다 mark bit를 세팅한다.
+4. 할당 리스트를 순회하면서 mark bit가 세팅되지 않은 객체를 찾는다.
+   a. 힙에서 메모리를 회수해 free list에 되돌린다.
+   b. 할당 리스트에서 객체를 삭제한다.
+
+---
+
+# 가비지 수집 용어
+
+### SWT (Stop The World)
+
+> GC 사이클이 발생하여 가비지를 수집하는 동안 전체 애플리케이션의 실행이 멈추는 현상
+
+### 동시
+
+> GC 스레드는 애플리케이션 스레드와 동시(병행) 실행될 수 있지만 계산 비용 면에서 매우 비싸고 실상 100% 동시 실행을 보장하는 알고리즘은 없다.
+
+### 병렬
+
+> 여러 스레드를 동원해서 가비지를 수집한다.
+
+---
+
+### 이동
+
+> 객체 주소는 고정되지 않았기에 이동 수집기에서 객체는 메모리를 여기저기 오갈 수 있다.
+
+### 압착
+
+> 할당된 메모리는 GC 사이클 마지막에 연속된 단일 영역으로 배열되며, 객체 쓰기가 가능한 여백의 시작점을 가리키는 포인터가 있다. 압착 수집기는 memory fragmentation을 방지한다.
+
+### 방출
+
+> 수집 사이클 마지막에 할당된 영역을 완전히 비우고 살아남은 객체는 모두 다른 메모리 영역으로 방출(이동)한다.
+
+---
+
+# 객체를 런타임에 표현하는 방법
+
+- 핫스팟은 런타임에 **oop**(ordinary object pointer)라는 구조체로 자바 객체를 나타낸다.
+- oop는 reference type 지역 변수 안에 위치한다.
+- **instanceOop**: 자바 클래스의 인스턴스
+- JVM 환경에서 자바 레퍼런스는 instanceOop(또는 null)을 제외한 어떤 것도 가리킬 수 없다.
+  - 자바 값은 기본형 값 또는 instanceOop 주소에 대응되는 비트 패턴이다.
+  - 모든 자바 레퍼런스는 자바 힙의 주 영역에 있는 주소를 가리키는 포인터이다.
+
+---
+
+# GC 루트 및 아레나
+
+- **GC 루트**: 메모리의 고정점(anchor point)으로, 메모리 풀 외부에서 내부를 가리키는 포인터이다.
+- GC 루트는 stack frame, JNI, register, 전역 객체 등 다양한 종류가 있다.
+- 핫스팟 GC는 아레나라는 메모리 영역에서 작동한다.
+- 핫스팟은 자바 힙을 관리할 때 시스템 콜을 하지 않는다.
+
+---
+
+# 할당과 수명
+
+> **자바 애플리케이션에서 GC가 일어나는 주된 원인은 `할당률`과 `객체 수명` 때문이다.**
+
+- 할당률: 일정 기간 새로 생성된 객체가 사용한 메모리량
+- 객체 수명은 할당률처럼 측정하기 어렵기에 할당률보다 핵심적인 요인이다.
+
+### 약한 세대별 가설
+
+> **소프트웨어 시스템의 런타임 작동을 관찰한 결과 알게된 경험 지식(JVM 메모리 관리의 이론적 근간)**
+
+가설에 따른 결론: GC하는 힙은 단명 객체를 쉽고 빠르게 수집할 수 있게 설계해야 하며, 장수 객체와 단명 객체를 완전히 떼어놓는게 가장 좋다.
+
+---
+
+# 힙 영역
+
+![](image.png)
+
+---
+
+- Heap 영역에 객체가 생성되면 최초로 Eden 영역에 할당
+- 데이터가 어느정도 쌓이면 참조 정도에 따라 Servivor의 빈 공간으로 이동되거나 회수
+- Young Generation 영역이 차게 되면 참조 정도에 따라 Old 영역으로 이동되거나 회수
+- Old영역에 할당된 메모리가 허용치를 넘게 되면, Old 영역에 있는 모든 객체들을 검사하여 참조되지 않는 객체들을 한꺼번에 삭제하는 GC가 실행(stop-the-world)
+
+### GC 종류
+
+- Minor GC: Young Generation과 Tenured Generation 에서의 GC
+- Major GC: Old영역의 메모리를 회수하는 GC
+
+---
+
+# 핫스팟의 가비지 수집
+
+- JVM은 에덴을 여러 버퍼로 나누어 각 애플리케이션 스레드가 새 객체를 할당하는 구역으로 활용하도록 배포함
+- **스레드 로컬 할당 버퍼(TLAB)**를 통해 다른 스레드가 자신의 버퍼에 객체를 할당하지 못하게 막는다.
+- 애플리케이션 스레드가 버퍼를 다 채우면 JVM은 새 에덴 영역을 가리키는 포인터를 내준다.
+
+---
+
+# Parallel Collector
+
+- Parallel GC: 가장 단순한 Young Generation 병렬 수집기
+  - 스레드가 에덴에 객체를 할당하려는데 자신이 할당받은 TLAB 공간은 부족하고 JVM은 새 TLAB를 할당할 수 없을 때 Young Generation Collection이 일어남
+  - Young Generation Collection이 일어나면 JVM은 전체 애플리케이션 스레드를 중단시킴
+  - 스레드가 중단되면 핫스팟은 Young Generation을 뒤져서 가비지가 아닌 객체를 골라냄
+- ParNew GC: CMS 수집기와 함께 사용할 수 있게 Parallel GC를 조금 변형한 것
+- ParallelOld GC: Old Generation용 병렬 수집기
+  - 하나의 연속된 메모리 공간에서 압착하는 수집기
+  - old 세대에서 더 이상 방출할 공간이 없으면 병렬 수집기는 올드 세대 내부에서 객체들을 재배치해서 늙은 객체가 죽고 빠져 버려진 공간을 회수한다. (메모리 단편화가 일어날 일도 없다)
+
+---
+
+### Parallel Collector 특징
+
+- Young Generation collection은 단명 객체 처리가 목적이기 때문에 영 공간의 점유 상태는 GC 이벤트가 발생할 때마다 메모리 할당 및 소거가 일어나면서 급격히 변함
+- old 공간은 크게 눈에 띄는 변화가 없음
+
+## 할당의 역할
+
+- 자바의 GC 프로세스는 보통 유입된 메모리 할당 요청을 수용하기에 메모리가 부족할 때 작동하여 필요한 만큼 메모리를 공급한다. 즉, 그때그때 필요에 의해 발생한다.