Javascript - Garbage Collection

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Javascript - Garbage Collection

신건우 2023. 7. 24. 06:22

Garbage Collection

자바스크립트는 눈에 보이지 않는 곳에서 메모리 관리를 수행합니다.

원시값, 객체, 함수 등 우리가 만드는 모든 것은 메모리를 차지합니다.

그렇다면 더는 쓸모 없어지게 된 것들은 어떻게 처리될까요?

지금부턴 자바스크립트 엔진이 어떻게 필요 없는 것을 찾아내 삭제하는지 알아보겠습니다.

자바스크립트는 도달 가능성(reachability) 이라는 개념을 사용해 메모리 관리를 수행합니다.

‘도달 가능한(reachable)’ 값은 쉽게 말해 어떻게든 접근하거나 사용할 수 있는 값을 의미합니다.

도달 가능한 값은 메모리에서 삭제되지 않습니다.

아래 소개해 드릴값들은 그 태생부터 도달 가능하기 때문에, 명백한 이유 없이는 삭제되지 않습니다.

현재 함수의 지역 변수와 매개변수
중첩 함수의 체인에 있는 함수에서 사용되는 변수와 매개변수
전역 변수
기타 등등

이런 값은 root 라고 불립니다.

루트가 참조하는 값이나 체이닝으로 루트에서 참조할 수 있는 값은 도달 가능한 값이 됩니다.

전역 변수에 객체가 저장되어있다고 가정해 봅시다.

이 객체의 프로퍼티가 또 다른 객체를 참조하고 있다면, 프로퍼티가 참조하는 객체는 도달 가능한 값이 됩니다.

이 객체가 참조하는 다른 모든 것들도 도달 가능하다고 여겨집니다. 자세한 예시는 아래에서 살펴보겠습니다.

UnReachable Property

아주 간단한 예시를 들어보겠습니다.

let user = {
    name: "Kim"
};

user = null; // Kim = Unreachable

전역 변수인 user는 name: "Kim" 이라는 객체를 참조합니다.

Kim의 프로퍼티 name은 원시값을 저장하고 있기 때문에 객체 안에 표현했습니다.

user 변수를 선언할 시점엔 Kim에 도달할 수 있었지만 user 변수에 null을 할당하면서 참조도 사라집니다.

참조가 사라졌으니 Kim에 도달할 수 있는 방법이 없기 때문에 Garbage Collection의 제거 대상이 됩니다.

그럼 이제 Garbage Collection이 Kim에 저장된 데이터를 삭제하고 메모리에서도 삭제합니다.

참조가 2개인 객체의 Garbage Collection 제거 대상

let user = {
    name: "Kim"
};

let admin = user;
user = null;

전역 변수 admin을 통하면 여전히 객체 John에 접근할 수 있기 때문에 John은 메모리에서 삭제되지 않습니다.

이 상태에서 admin을 다른 값(null 등)으로 덮어쓰면 John은 메모리에서 삭제될 수 있습니다.

연결된 객체

이제 가족관계를 나타내는 예시를 보겠습니다.

function marry(man, woman) {
    woman.husband = man;
    man.wift = woman;

    return {
        father: man,
        mother: woman
    }
}

let family = marry(
    { name: "Kim" },
    { name: "Lee" }
);

delete family.father;
delete family.mother.husband;

함수 marry(결혼하다)는 매개변수로 받은 두 객체를 서로 참조하게 하면서 '결혼’시키고, 두 객체를 포함하는 새로운 객체를 반환합니다.

삭제한 2개의 참조 중 하나만 지웠다면 모든 객체가 여전히 도달 가능한 상태였을 겁니다.

하지만 참조 2개를 다 지우면 Kim으로 들어오는 참조가 모두 사라져 Unreachable 상태가 됩니다.

위 코드에선 2개의 참조를 모두 다 지웠기 떄문에 Garbage Collection의 대상이 되고 남은건 family.mother 이 됩니다.

Garbage Collector 내부 알고리즘

'mark-and-sweep’이라 불리는 가비지 컬렉션 기본 알고리즘에 대해 알아봅시다.

'가비지 컬렉션’은 대개 다음 단계를 거쳐 수행됩니다.

가비지 컬렉터는 루트(root) 정보를 수집하고 이를 ‘mark(기억)’ 합니다.
루트가 참조하고 있는 모든 객체를 방문하고 이것들을 ‘mark’ 합니다.
mark 된 모든 객체에 방문하고 그 객체들이 참조하는 객체도 mark 합니다.
한번 방문한 객체는 전부 mark 하기 때문에 같은 객체를 다시 방문하는 일은 없습니다.
루트에서 도달 가능한 모든 객체를 방문할 때까지 위 과정을 반복합니다.
mark 되지 않은 모든 객체를 메모리에서 삭제합니다.

요약

가비지 컬렉션은 엔진이 자동으로 수행하므로 개발자는 이를 억지로 실행하거나 막을 수 없습니다.
객체는 도달 가능한 상태일 때 메모리에 남습니다.
참조된다고 해서 도달 가능한 것은 아닙니다. 서로 연결된 객체들도 도달 불가능할 수 있습니다.

모던 자바스크립트 엔진은 좀 더 발전된 가비지 컬렉션 알고리즘을 사용합니다.

어떤 알고리즘을 사용하는지 궁금하다면 ‘The Garbage Collection Handbook: The Art of Automatic Memory Management’(저자 – R. Jones et al)를 참고하시기 바랍니다.

저수준(low-level) 프로그래밍에 익숙하다면, A tour of V8: Garbage Collection을 읽어보세요. V8 가비지 컬렉터에 대한 자세한 내용을 확인해 볼 수 있습니다.

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