[도서] Effective Java - Item 7. 다 쓴 객체 참조를 해제하라.

이펙티브 자바 3판을 읽으면서 내용을 정리하는 포스트입니다. 혹시 틀린 부분이나 잘 못 설명한 부분이 있으면 댓글로 남겨주시면 수정하도록 하겠습니다.

Item 7. 다 쓴 객체 참조를 해제하라.

자바는 C/C++과는 다르게 가비지 컬렉터 덕분에 메모리 관리를 따로 안해주어도 된다는 장점이 있다. 하지만 이 또한 메모리를 절대적으로 관리해주는 것은 아니다. 책에 나온 예시 코드이다.

import java.util.Arrays;

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        this.elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public Stack(int size) {
        this.elements = new Object[size];
    }

    public void push(final Object e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    public Object pop() {
        if (size == 0) {
            return null;
        }
        return elements[--size];
    }

    public Object size() {
        return this.elements.length;
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, (size * 2) + 1);
        }
    }
}

이 코드를 보면 push, pop을 해주면서 따로 누수가 없는 것으로 보이지만, 메모리 누수가 존재한다. 실제로 elements[--size]라는 부분에서 실제 값이 삭제되는 것이 아니라 배열 내부의 인덱스만 이동하기 때문이다. 이러한 메모리 누수를 관리해주지 않으면 심한 경우 디스크 페이징이나 OutOfMemoryError를 일으켜 프로그램이 예기치 않게 종료되기도 한다.

이러한 문제는 pop() 함수에서 값을 반환하기 전에 null로 초기화 해주면 된다.

...

public Object pop() {
    if (size == 0) {
        return new EmptyStackException();
    }
    Object result = elements[--size];
    elements[size] = null;
    return result;
}
...

이 방식을 사용하면 문제가 생긴다고 해도 NullPointerException이 발생해 더 큰 문제가 발생하는 것을 사전에 차단할 수 있다. 하지만 개발자가 모든 코드에 대해서 null처리를 해주는 것은 가독성을 낮추기 때문에 예외적인 경우에만 null처리를 하도록 해야 한다.

다 쓴 참조를 해제하는 가장 좋은 방법은 참조를 담은 변수를 유효 범위 밖으로 밀어내는 것이다. 이는 아이템 57에서 나올 예정이다.

Stack이 메모리 누수에 취약한 이유

• 자기 자신의 메모리를 직접 관리하기 때문
• 객체가 아닌 객체 참조를 담는 elements 배열로 저장소 풀을 만들어 원소들을 관리함
• 배열의 활성 영역부분에 속한 원소들은 사용되고, 비활성 영역은 쓰이지 않음
  • 비활성 영역을 가비지 컬렉터가 알 방법이 없다는 것

stack 이외에도 자신의 메모리를 직접 관리하는 클래스는 프로그래머가 항상 메모리 누수에 주의해야 한다.

또 다른 메모리 누수의 주범인 캐시와 리스너(Listener) 혹은 콜백(Callback)이 있다.

캐시의 메모리 누수 해결방법

• 캐시 외부에서 키를 참조하는 동안만 엔트리가 살아 있는 캐시가 필요한 경우에는 WeakHashMap을 사용
• 엔트리의 유효 기간을 정해서 사용
  • 이 방법은 유효 기간을 계산하는 것이 어렵기 때문에 엔트리 가치를 떨어뜨리는 방식을 사용한다.
  • 쓰지 않는 엔트리를 청소해준다.
    • ScheduledThreadPoolExecutor와 같은 백그라운드 스레드를 활용하거나 캐시에 새 엔트리를 추가할 때 부수 작업으로 수행하는 방법을 이용하면 된다.
    • LinkedHashMap은 removeEldestEntry메소드를 사용해 후자의 방식으로 처리한다.

리스너(Listener) 혹은 콜백(Callback)의 메모리 누수 해결방법

클라이언트가 콜백을 등록만 하고 해지하지 않는다면 콜백은 쌓이게 될 것이다. 이럴 때 콜백을 약한 참조(weak reference)로 저장하면 GC가 즉시 수거해간다. 예시로 WeakHashMap에 키로 저장하는 방법이 있다.