Java의 가비지 수집: JDK 8 이후 진행 상황

JDK 8 이후 Java의 가비지 수집(GC)은 대기 시간, 일시 중지 시간, 메모리 오버헤드와 같은 일반적인 문제를 해결하면서 상당한 발전을 이루었습니다. 이 기사에서는 JDK 8과 같은 이전 버전에서 JDK 17 및 JDK 21과 같은 최신 버전으로 전환하는 개발자를 위한 실질적인 의미에 초점을 맞춰 이러한 발전 사항을 살펴봅니다. 레거시 애플리케이션을 유지 관리하든 향후 마이그레이션을 계획하든 관계없이 이러한 업데이트를 이해하는 것이 중요합니다.

핵심 사항

1. JDK 8 이후 개선 사항: 최신 버전의 JDK에서는 메모리 관리 및 애플리케이션 성능이 크게 향상되었습니다.
2. GC 옵션 이해: 애플리케이션에 적합한 가비지 수집기를 선택하면 동작과 리소스 사용을 최적화할 수 있습니다.
3. 증분 업데이트: 세대별 GC 모드 및 지역 기반 힙 레이아웃과 같은 발전으로 가비지 컬렉션이 변화되어 확장성과 효율성이 향상되었습니다.

Java의 GC(가비지 수집)는 메모리 관리를 자동화하여 개발자가 낮은 수준의 세부 사항을 처리할 필요가 없도록 해줍니다. GC의 두 가지 주요 목표는 다음과 같습니다.

1. 빠른 할당: Java는 동기화가 필요 없는 빠른 메모리 할당을 위해 TLAB(스레드-로컬 할당 버퍼)를 사용합니다.
2. 효율적인 회수: GC 알고리즘은 압축 및 사용 가능 목록과 같은 기술을 통해 사용되지 않은 메모리를 회수합니다.

최신 Java GC는 힙을 두 세대로 나눕니다.

• 젊은 세대: 수집이 빈번하지만 빠른 단기 개체를 저장합니다.
• Old Generation: 여러 GC 주기에도 살아남는 수명이 긴 객체를 저장합니다.

이 구분은 대부분의 개체가 젊을 때 죽는다는 세대 가설을 기반으로 하며, 이는 전체 힙 컬렉션보다 젊은 세대 컬렉션을 더 효율적으로 만듭니다. Java는 각각 특정 사용 사례에 맞게 조정된 여러 GC 알고리즘을 제공합니다.

가비지 컬렉터 초점 사용 사례 일시 중지 시간 처리량

Garbage Collector	Focus	Use Case	Pause Time	Throughput
Serial GC	Low memory overhead	Small containers	Medium	Low
Parallel GC	High throughput	Batch processing or large datasets	High	High
G1 GC	Balanced performance	General-purpose, low-latency workloads	Medium-Low	Medium-High
ZGC	Ultra-low latency	Large-scale applications, low latency	Sub-millisecond	Medium
Shenandoah GC	Low latency	Large heaps, near-real-time processing	Very low	Medium

직렬 GC 낮은 메모리 오버헤드 작은 용기 중간 낮음 병렬 GC 높은 처리량 일괄 처리 또는 대규모 데이터세트 높음 높음 G1 GC 균형 잡힌 성능 범용, 지연 시간이 짧은 워크로드 중간-낮음 중간 높음 ZGC 초저지연 대규모 애플리케이션, 낮은 대기 시간 밀리초 미만 중간 셰넌도어 GC 낮은 지연 시간 대규모 힙, 거의 실시간 처리 매우 낮음 중간

JDK 9에서 기본 수집기로 도입된 G1 GC는 지역 기반 힙 레이아웃을 사용하고 동시 표시를 지원합니다. 이를 통해 애플리케이션 스레드를 중단하지 않고도 활성 상태를 확인할 수 있습니다. 젊은 세대와 노년층 컬렉션을 더 작은 혼합 컬렉션으로 결합함으로써 G1은 일시 중지 시간을 줄이고 전반적인 응답성을 향상시킵니다.

매우 짧은 지연 시간을 위해 설계된 ZGC는 밀리초 미만 범위의 일시 중지 시간으로 테라바이트 크기의 힙을 처리할 수 있습니다. 대부분의 작업을 애플리케이션 스레드와 동시에 수행하므로 클라우드 서비스나 금융 시스템과 같이 일관된 응답성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

ZGC 세대 모드(JDK 21에 도입됨)는 수명이 짧은 개체와 긴 개체를 분리하기 위해 세대 가설을 적용하여 처리량을 더욱 향상시킵니다.

SPECjbb 2015와 같은 벤치마크는 JDK 8 이후 최신 GC 알고리즘 전반에 걸쳐 처리량과 대기 시간이 크게 개선되었음을 보여줍니다.

• 병렬 GC: JDK 8에서 JDK 17로 처리량이 30% 향상되었습니다.
• G1 GC: JDK 8에서 JDK 17로 처리량이 40% 이상 향상되었습니다.
• ZGC: JDK 21의 세대 모드로 10% 개선.

일시 중지 시간 감소

모든 수집가의 일시중지 시간이 대폭 감소했습니다.

• 병렬 GC: ~100ms ~ ~65ms.
• G1 GC: JDK 8에서 JDK 17로 40% 감소.
• ZGC: 밀리초 미만의 일시 중지.

G1 GC는 지역 기반 컬렉션에 사용되는 데이터 구조인 기억된 세트의 최적화 덕분에 기본 메모리 오버헤드가 크게 감소했습니다. JDK 8에서 JDK 17까지 G1의 기본 메모리 사용량은 거의 절반으로 줄었습니다. GC의 실제적인 측면을 더 잘 설명하려면 다음 예를 고려하십시오.

예시 1: G1 GC 구성

# Add these options to your JVM startup command
java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50 -Xmx2g -Xms2g -jar app.jar

이 구성:

• G1 GC를 활성화합니다.
• 목표 최대 일시중지 시간을 50ms로 설정합니다.
• 힙 메모리 2GB를 할당합니다.

지연 시간이 짧은 애플리케이션을 위한 ZGC 조정

java -XX:+UseZGC -Xms4g -Xmx4g -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=50 -jar app.jar

이 설정:

• 초저지연을 위해 ZGC를 사용합니다.
• 힙 메모리 4GB를 할당합니다.
• 더 나은 메모리 관리를 위해 소프트 참조의 수명을 조정합니다.

JDK 8 이후 마이그레이션의 과제

JDK 8에서 최신 버전(예: JDK 17 또는 21)으로 업그레이드하면 상당한 이점을 얻을 수 있지만 개발자는 다음을 고려해야 합니다.

• 호환성 문제: 특정 라이브러리 또는 프레임워크는 최신 JDK 버전을 완전히 지원하지 않을 수 있습니다.
• 성능 조정: 각 GC에는 최적의 성능을 위해 조정이 필요할 수 있는 특정 조정 매개변수가 있습니다.
• 스테이징 환경 테스트: 변경 사항을 출시하기 전에 항상 비프로덕션 환경에서 철저하게 테스트하세요.

JDK 8 이후 Java의 가비지 수집은 눈부시게 발전했습니다. 처리량, 대기 시간 및 메모리 오버헤드가 크게 향상되었으므로 모든 Java 애플리케이션에 대해 최신 JDK 버전으로 업그레이드해야 합니다.

소형 컨테이너를 실행하든 대규모 클라우드 서비스를 실행하든 관계없이 사용 사례에 최적화된 GC 알고리즘이 있습니다. 따라서 아직 JDK 8을 사용하고 있다면 이제 한 단계 더 발전하여 최신 Java의 성능 이점을 누릴 때입니다.

자세한 내용을 보려면 Devoxx Belgium에서 Stefan Johansson이 작성한 Java의 가비지 수집: JDK 8 이후 진행 과정에 관한 동영상을 시청하세요.

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위 내용은 Java의 가비지 수집: JDK 8 이후 진행 상황의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!