[Java] Java 프로세스 메모리 영역

[jaejlf]

머리에 큰 그림을 넣기 위한 hierarchy. 이것저것 참고하며 그린 거라 틀린 부분이 있을지도 ;-;

JVM 메모리

• JVM 메모리 영역 = 런타임 데이터 영역(Runtime Data Area)
• JVM이 프로그램을 수행하기 위해 OS에서 할당받은 메모리 공간이다. 즉, 프로그램 실행 데이터를 관리하는 영역이기 때문에 런타임 데이터 영역이라고 부른다.

메모리 영역	스레드 간 공유	생성-소멸	GC 대상
Heap 영역	O	프로그램 실행-종료	O
Method 영역	O	JVM 실행-종료	X
JVM 스택	X	스레드 시작-종료	X
Native Method 스택	X	네이티브 메서드 호출-종료	X
PC Registers(프로그램 카운터)	X	스레드 시작-종료	X

🗑️ Method 영역은 Java8부터 MetaSpace 영역 즉, Non-Heap 영역에 위치하므로 일반적으로는 GC의 대상이 아니다. 하지만, MetaSpace가 가득 차거나 사용되지 않는 클래스 메타 데이터를 정리하는 과정에서 GC가 발생할 수 있다.

Heap 영역

• new 명령어로 생성된 객체와 배열이 저장되는 영역
• 객체들에는 참조 값을 통해 접근하고, 참조가 사라지면 GC에 의해 메모리에서 해제된다.
• 구성 요소
  • Young Gen
    • Eden : 새로 생성된 객체들이 Heap에 최초로 할당되는 공간
    • Survivor
      • Eden 영역에서 살아남은 객체들이 잠시 머무르는(= 대피하는) 공간
      • Survivor 영역은 2개로 구성되는데, 객체를 여기로 이동시킬 때에는 하나의 Survivor 영역만 사용 (이후 또 다른 Survivor 영역으로 이동될 수 있음.)
      • Minor GC : Eden 영역에서 Survivor 영역으로 옮기는 전반의 과정
  • Old Gen
    • Young 영역에서 오랫동안 살아남은(= 특정 횟수 이상 참조되어 기준 age를 초과한) 객체들이 이동하는 공간
    • 비교적 오랫동안 참조가 되어, 앞으로도 계속 사용될 확률이 높은 객체들을 저장하는 공간
    • Full GC(Major GC) : Old Gen의 메모리가 충분하지 않을 때, Old 영역에서 발생하는 GC

Method 영역

• 실행 중인 프로그램의 메서드와 클래스 정보를 저장하는 영역 (클래스, 변수, 메서드, static 변수, 상수 등)
• 구성 요소
  • 런타임 상수 풀(Runtime Constant Pool)
    • 각각의 클래스 및 인터페이스에 대한 constant_pool 테이블을 실행 시 참고하기 위한 저장소
    • 상수 값들을 저장
  • 필드 정보, 메서드 정보/코드, 예외 테이블

✅ Method 영역과 Perm 영역 / MetaSpace 영역

간략하게 메모하고 넘어가자면,

• Java 8에서부터 Method 영역이 MetaSpace 영역으로 대체되었다 (x)
• Java 8에서부터 Method 영역이 저장되는 위치가 Perm Gen에서 MetaSpace 영역으로 대체되었다 (O)

JVM 스택

• 메서드 내에서 사용되는 값(매개변수, 지역변수, 리턴 값 등)들이 저장되는 영역
• 메서드가 호출될 때마다 프레임(Frame)이 추가된다.

네이티브 메서드 스택

• 네이티브 메서드(= Java가 아닌 다른 언어(C/C++ 등)를 통해 OS단을 제어하는 메서드)의 호출을 위해 할당되는 영역 (JVM 스택과 사실상 비슷한 역할!)

PC 레지스터(프로그램 카운터)

• 현재 실행 중인 스레드의 바이트 코드의 주솟값이 저장되는 영역
• 현재 명령이 끝나면 값을 증가시켜서 그 다음 명령어를 실행한다.
• 스레드 전환 후 이전에 실행하다가 멈춘 지점을 정확하게 찾아가야 하므로, 스레드마다 독립적인 PC(프로그램 카운터)를 가진다.
• 네이티브 메서드를 실행 중일 때는 Undefinded 값을 가진다.

Non-JVM 메모리

JNI(Java Native Interface)

• Java가 다른 언어로 만들어진 애플리케이션과 상호 작용할 수 있는 인터페이스 제공하는 프로그램
• Java는 특정 운영체제에 종속되지 않도록, JVM 위에서 실행되기 때문에, 운영체제의 고유 기능(Native)을 모두 담지는 못한다. 이러한 경우에 운영체제가 구현된 언어(C/C++)를 직접 수행할 수 있도록 해주는 방법이 바로 JNI!
• 네이티브 메모리를 관리해야 하므로, 메모리 누수가 발생할 가능성이 있다. 따라서 사용에 주의가 필요하다.

Direct Buffer

• Direct Buffer를 이용해 네이티브 메모리 영역을 사용하는 경우 (ex. java.nio.DirectByteBuffer)