6주차 pr입니다.

ch06/박시창.md

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+# 6. 가비지 수집 기초
+- 시스템에 있는 모든 객체의 수명을 몰라도 런타임이 객체를 추적해서 쓸모없는 객체를 제거한다.
+- GC 구현 원칙
+  - 모든 가비지 수집
+  - 살아있는 객체 제거 X (SEG FAULT)
+## 6.1 마크 앤 스윕
+- 마크 앤 스윕
+  - 할당 리스트를 순회 하면서 마크 비트 지운다. 
+    - GC 루트부터 살아 있는 객체 식별
+    - 객체마다 마크 비트 셋업
+  - 마크 비트 없는 객체는
+    - 힙에서 메모리 회수
+    - 할당 리스트에서 객체 삭제
+  - 라이브 객체 그래프 (dfs 로 객체들 식별)
+  - `jmap -histo` 하면 객체별 heap 상태를 볼 수 있습니다.
+### 6.1.1 가비지 수집 용어
+- STW (STOP THE WORLD)
+- 동시
+- 병렬
+- 정확
+- 보수
+- 이동
+- 압착(COMPACT)
+- 방출
+
+## 6.2 핫스팟 런타임 개요
+- JAVA는 기본형, 레퍼런스로 CALL BY VALUE 한다.(힙에 있는 객체의 주소)
+
+### 6.2.1 객체를 런타임에 표현하는 방법
+- OOP라는 구조체를 사용해서 객체를 표현합니다.
+  - Mark 워드
+  - Klass 워드
+  - LENGTH
+  - 32비트 여백
+- OOP 상속 구조
+  - instanceOop
+  - methodOop
+  - arrayOop
+  - symbolOop
+  - klassOop
+  - markOop
+### 6.2.2 GC 루트 및 아레나
+- GC 루트는 메모리의 고정점으로 메모리 풀 외부에서 내부를 가리키는 포인터입니다.
+- 내부 포인터와 외부 포인터가 있습니다.
+  - GC 루트의 종류
+    - 스택 프래임
+    - JNI
+    - 레지스터
+    - 전역 객체
+    - 클래스의 메타데이터
+- 핫스팟 GC는 아레나라는 메모리 영역에서 일어납니다.
+- 핫스팟은 자바 힙을 관리할 떄 시스템 콜을 하지 않습니다.
+- 핫스팟은 유저공간 코드에서 힙크기를 관리해서 측정값을 확인해서 성능 문제를 확인 할 수 있습니다.
+## 6.3 할당과 수명
+- 할당률
+  - 일정 기간 새로 생성된 객체가 사용한 메모리 량입니다. (JVM이 기록X 쉽게 측정가능)
+- 객체 수명
+  - 제대로 측정하기 어렵다.
+### 6.3.1 약한 세대별 가설
+- 객체 수명은 BINOMIAL DIST 를 따릅니다.
+- 대부분의 객체는 짧은 시간을 살아 있고 다른 객체들은 수명이 훨씬길다.
+- 핫스팟은 지표를 모읍니다.
+  - GENERATION COUNT(GC 통과 횟수)
+  - EDEN (YOUNG)
+  - OLD, TENURED(OLD)
+- 늙은 객체가 젊은 객체를 참조하는일은 거의 없다.
+- 카드 테이블이라는 구조에 늙은 객체가 젊은 객체를 참조하는 정보를 기록합니다.
+  - 늙은 객체의 o 에 있는 참조 형 필드값이 바뀌면 해당 엔트리를 더티 마킹합니다.
+
+## 6.4 핫스팟 JVM 의 가비지 수집 
+- 자바는 OS를 이용해 동적으로 메모리를 관리하지 않습니다.
+- 프로세스 시작 -> JVM 메모리 할당 -> 단일 메모리풀 관리
+- 방출 -> 수집기가 객체들을 에덴 -> 에덴 -> 테뉴어로 이동시킴
+- 
+### 6.4.1 스레드 로컬 할당
+- JVM은 성능을 강화하여 에덴을 관리
+- 여러 버퍼로 나눠서 각 애플리케이션 스레드가 새객체를 할당하는 구역으로 배포
+- 각 스레드가 스레드 로컬 할당 버퍼(TLAB)을 받게됨 (동적 할당)
+- 스레드가 버퍼를 다 채우면 JVM은 새 에덴 영역을 가르키는 포인터를 내줍니다.
+
+### 6.4.2 방출형 수집
+- 장수하지 못한 객체를 임시 수용소에 담자
+- 테뉴어드 세대를 어지립히지 않고 풀 GC 발생 빈도 줄이기
+  - 수집기가 라이브 반구를 수집할 때, 객체들은 다른 반구로 압착시켜 옮기고 수집된 반구는 비워서 재사용
+  - 절반의 공간은 항상 완전히 비운다.
+- 핫스팟에서 영 힙의 반구부를 서바이버 공간이라고 합니다.
+- VISUAL gc 플러긴을 사용하면 gc 로그를 확인할 수 있습니다.
+
+## 6.5 병렬 수집기
+- JVM 디폴트 가비지 수집기는 병렬 수집기입니다.
+- 처리율에 최적화 되어 있습니다.
+- 영 GC, 풀 GC 모두 풀 STW를 일으팁니다.
+
+- 병렬 수집기 종류
+  - Parallel GC
+  - ParallelOld GC
+- 영세대 수집은 가장 흔한 가비지 수집 형태입니다.
+- 스레드가 에덴에 객체를 할당하려는데 자신이 할당받은 TLAB 공간이 부족하면 영세대 수집을 발생시킵니다.
+- JVM은 그떄 할수없이 STW 합니다.
+- 스레드가 중단되면 핫스팟은 영세대를 뒤져서 가비지 아닌 개게를 골라냅니다.
+- Parallel GC는 살아남은 객체를 현재 비어있는 서바이버 공간으로 모두 방출한후, 세대 카운트를 늘려 한차례 이동했음을 기록합니다.
+  - 에덴과 객체를 방출 시킨 서바이버 공간을 재사용가능한 빈 공간으로 표시하고 TLAB을 스레드에 배포합니다.
+  - 살아있는 객체만 건드려서 약한 세대별 가설을 활용
+  - STW 중단시간을 조금이라도 단축해서 효율적으로 수집하겠다는 의도
+### 6.5.2 올드 세대 병렬 수집
+- 하나의 연속된 메모리 공간에서 압착하는 수집기
+- 아주 효율적이고 메모리 단편화가 일어날 일도 없다.
+- 올드 공간은 크게 눈에 띄는 변화가 없습니다.
+- ParallelOld GC는 하나의 연속된 메모리 공간에서 압착하는 수집기이비다.
+- 메모리 단편화 안일어난다. 효율적이다.
+
+### 6.5.3 병렬 수집기의 한계
+- 풀 STW 유발한다.
+- 영 수집은 살아있는 객체에 STW 시간이 비례한다 10ms
+- 올드 수집은 stw 시간이 힙크기에 비례 
+- 손쉬운 스레드 생성이 자바의 강력한 장점 하지만 새로운 실행 스택들이 gc 루트의 원천이라서 gc가 복잡해진다.
+
+## 6.6 할당의 역할
+- 유입된 메모리 할당 요청을 수용하기에 메모리가 부족할 때 작동해서 필요한 만큼 메모리 공급
+- 힙 메모리 공간이 꽉채워져 더이상 객체를 생성할 공간이 없을 대 일어난다. (불규칙함)
+- gc 가 발생하면 모든 애플리케이션 멈춤
+- visual vm으로 메모리 사용패턴을 잘 보면 힙사용률이 톱니바퀴로 나타나게 된다.
+- 할당률이 너무 높음 -> 조기승격하게됨
+- 튜닝 포인트가 된다.
+
+

ch07/README.md

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-# Ch7. 가비지 수집 고급
+# 7. 가비지 수집 고급
+- 현대 자바의 가비지 수집 이론
+- 다양한 수집기들의 선정하는 배경
+- 각종 수집기들의 특성
+
+
+## 7.1 트레이드오프와 탈착형 수집기
+- 코드 변경없이 탈착가능하다.
+- 고려 항목들
+  - 중단시간 (제일큰 관심사)
+  - 처리율 (런타임 대비 GC 시간 %)
+  - 중단 빈도 (수집기 때문에 얼마나 자주 멈추냐)
+  - 회수 효율 (GC 사이클당 얼마나 많은 가비지 수집되는가?)
+  - 중단 일관성(중단시간이 고르냐?)
+- 예
+  - 배치처리 시스템은 중단 기간보다 처리율이 더 큰 영향을 미친다.
+  - CPU 효율 및 처리율 우수한 GC를 사용해야한다.
+## 7.2 동시 GC 이론
+- 문제: 메모리 할당이 불확정성을 유발하므로 언제 끼어들지 확정적이지 않다.
+- 최신 GC는 해당 문제를 해결하려고 시도한다.
+- 동시 수집기를 써서 스레드 실행 도중 수집에 필요한 작업 일부를 수행한다.
+### 7.2.1 JVM 세이프 포인트
+- STW 가비지 수집을 하려면 애플리케이션 스레드를 모두 중단시켜야합니다.
+- JVM은 스레드마다 SAFE POINT를 둡니다.
+- GC 스레드가 OS에게 무조건 중단시켜달라고 요청할 수 없기 때문에, 애플리케이션 스레드는 반드시 서로 공조해야합니다.
+  - JVM은 강제로 스레드를 세이프포인트 상태로 바꿀 수 없다.
+  - JVM은 스레드가 세이프 포인트 상태에서 벗어나지 못하게 할 수 있다.
+- JVM이 중단 하는 방법
+- 1. JVM이 전역 세이프포인트 시간 플래그를 세팅한다.
+- 2. 각 애플리케이션 스레드는 폴링 하면서 이 플래그가 세팅됐는지 확인한다.
+- 3. 애플리케이션 스레드는 일단 멈췄다가 다시 깨어날때까지 대기한다.
+- 일반 애플리케이션 스레드는 이런 식으로 바이트 코드 2개 실행할때마다 체크하게 된다. 
+### 7.2.2 삼색 마킹
+- 알고리즘 동작원리
+  - GC루트를 회색 표시한다.
+  - 다른 객체는 모두 흰색 표시한다.
+  - 마킹 스레드가 임의의 회색 노드로 이동한다.
+  - 마킹 스레드가 흰색 표시된 자식 노드가 있는 노드를 만나면, 먼저 회색 표시한후 해당 노드를 검은색으로 표시한다.
+  - 회색 노드가 하나도 남지 않을때까지 위 과정을 되풀이한다.
+    - 검은색 객체는 접근 가능한것으로 살아남는다.
+    - 흰색객체는 수집대상이된다.
+- 동시 수집 (스냅샷뜨기)
+  - 수집 사이클 시작할때, 할당된 객체는 라이브 객체로 간주한다.
+- 단점
+  - 변경자 스레드가 수집하는 도중에 검은색 상태, 수집을 안하는 동안 흰색 상태로 객체 생성
+  - 라이브 객체가 수집되는 현상이 생길 수 도 있다.
+  - 업데이트시에 쓰기 배리어를 이용해서 마킹 사이클 동안 삼색을 그대로 유지합니다.
+    - `동시 마킹 도중에 검은색 객체 노드가 흰색 객체노드를 가리킬 수 없다.`
+  - 모든 변경사항을 미리 큐에 넣어두고 MAIN 이 끝나면 FIXUP에 바로잡는 경우도 있습니다.
+
+## 7.3 CMS
+- CMS 수집기는 중단시간을 아주 짧게하려고 설계된 TENURED 공간 전용 수집기입니다.
+- 중단 시간을 최소화 하기 위해 스레드 실행중에 가급적 많은 일을 합니다.
+- 마킹은 삼색 마킹
+- 레코드 FIXUP
+  - 초기 마킹 (STW)  GC루트 얻음
+  - 동시 마킹 | 삼색 마킹 진행
+  - 동시 사전 정리
+  - 재마킹 (STW)
+  - 동시 스윕
+  - 동시 리셋
+- 효과
+  - 애플리케이션이 오래 멈추지 않는다.
+  - 단일 풀 GC 사이클 시간이 더길다.
+  - CMS GC 사이클동안 처리율 감소한다.
+  - GC가 객체를 추적하므로 메모리 사용 증가한다.
+  - GC 수행에 훨씬 더 많은 CPU 시간이 필요하다.
+  - CMS는 힙을 압착하지 않아서 테뉴어드 영역은 단편화된다.
+  - 느린 GC로 조기승격이 많이일어나 TENURED 공간 부족이 생긴다
+  - 동시 모드 실패로 불린다.
+  - 75 % 점유 이상시에 CMS 가 수집을 하는게 옵션으로 잡혀있다.
+  - 힙 단편화가 발생해서 그럴수도있다.
+  - 스위퍼 스레드로 여유 공간을 뭄치는 역할을 한다.
+## 7.4 G1
+- CMS와 스타일이 다른 수집기입니다.
+- 특징
+  - CMS 보다 튜닝이 쉽다.
+  - 조기 승격에 덜 취약하다.
+  - 대용량 힙에서 확장성이 우수하다.
+  - 풀 STW 수집을 없앨수 있다.
+- G1 힙 레이아웃 및 영역
+  - G1 힙은 영역으로 구성됩니다
+  - 영역은 디폴트 크기가 1MB
+  - 영역을 이용하면 세대를 연속적으로 배치할 필요 없습니다.
+  - 수집기가 매번 전체 가비지 수집 할 필요 없다.
+- G1 알고리즘 설계
+  - 동시 마킹 단계를 이용한다.
+  - 방출 수집기
+  - 통계적으로 압착한다.
+- TLAB 할당, 서바이버 공간 방출, 테뉴어드 승격 은 개념 같다.
+- 차이점
+  - 영 세대의 크기는 전체 중단 시간 목표에 따라 조정된다.
+  - `올드 객체가 영객체를 참조하는일은 거의 없다.`
+  - G1 에서는 RSET이라는 장치로 영역을 추적합니다.
+  - RSET은 영역별로 하나씩 영역 내부를 참조하는 레퍼런스를 관리하기 위한 장치입니다.
+  - 전체 힙을 다 뒤질 필요없이 RSET만 꺼내보면됩니다.
+  - RSET은 부유 가비지 라는 GC 문제를 해결하는데 유용합니다.
+  - 전역적으로 LIVE 이지만 사용한 루트 세트에 따라 범위가 제한적인 로컬 마킹상에서 살아있는 객체로 잘못 인식된다.
+- G1 단계
+  - 초기 마킹 (STW) 서바이버 영역에서 올드세대 레퍼런스 찾기 그다음 영 GC 탐색
+  - 동시 루트 탐색
+  - 동시 마킹
+  - 재마킹(STW)
+  - 정리(STW) 어카운팅, RSET의 씻기 
+
+## 7.5 셰난도아
+- 주목표는 중단시간 단축
+- 동시 압착을한다.
+- 단계
+  - 초기마킹(STW)
+  - 동시마킹
+  - 최종마킹(STW)
+  - 동시압착
+- 브룩스 포인터라고 객체가 재배치 됐는지 표기하는 포인터가 생깁니다.
+- 해당 포인터가 있으면 새 OOP 위치를 참조하도록 수정합니다.
+- 동시 압착 메커니즘
+  - 객체를 TLAB로 복사한다.
+  - CAS로 브룩스 포인터가 추측성 사본을 가리키도록 수정한다.
+  - 이 작업이 성공하면 압착스레드가 승리 이후 모든 버전은 브룩스 포인터를 경유한다.
+  - 실패하면 압착스레드가 실패한것으로 추측성 사본을 원상복구하고 승리한 스레드가 남긴 브룩스 포인터를 따라간다.
+- 해당 수집기는 레드햇 페도라 같은 배포판에 실려있다.
+- 중단시간 개짧네;;
+## 7.6 C4
+- 오라클 상용 솔루션
+- 동시 압착 알고리즘 사용하는데 객체 헤더를 쓴다.
+- 로드값을 자가치유 베리어로 로딩이 끝나면 객체 위치를 직접 가리키게 만들자.
+- 단계
+  - 마킹
+  - 재배치
+  - 재매핑
+- 영객체 + 올드 객체
+- 동시 수집기 튜닝시 수집기가 백투백모드로 실행된다.
+## 7.7 밸런스드
+- 4GB 이상의 힙에 맞게 설계됨
+- 대용량 힙에서 중단시간 길어지는 현상 개선
+- 중단 시간이 최악일 경우 최소화
+- IBM 에서 부분 가비지 수집으로 에덴이 꽉차면 수집진행함
+- 나이가 많은 영역은 필요하면 수집하게됩니다. (G1 도 MIXED COLLECTION 함)
+- 전역 가비지 수집도 있다.
+- 객체 헤더는 클래스 슬롯이라고 불린다.
+- 어레이릿이라고 여러 영역에 걸쳐서 할당할 수 있따.
+  - 전체 GC 시간은 더걸리지만 평균 중단시간은 줄어든다. 
+  - 압착 혹은 stw 수집의 경우의 수가 줄어든다.
+
+## 7.8 레거시 핫스팟 수집기
+- Serial && Serial Old
+  - Parallel Old GC와 동작원리 동일
+- 증분 CMS
+  - 동시 수집
+  - G1에 영향
+- 엡실론
+  - 아무일도 안하는 수집기
+    - 테스트 및 벤치마킹
+    - 회귀 테스트
+    - 할당률이 0인 애플리케이션 혹은 라이브러리 코드의 테스트
+    - JMH테스트 용
+## 7.9 마치며

ch07/박시창.md

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