C# 가비지 컬렉션 메모리 관리와 최적화 - C# 23

오늘은 C# 프로그래밍의 메모리 관리 핵심인 가비지 컬렉션(GC)을 이해하고, 이를 이용하여 효율적인 코드를 작성 방법에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 가비지 컬렉션의 개념, 동작 원리, 세대별 관리, 실제 코드 예제 등을 알기 쉽게 정리해 보겠습니다.

C# 가비지 컬렉션

 

C# 가비지 컬렉션

비지 컬렉션(Garbage Collection, GC)은 프로그램이 사용하지 않는 메모리를 자동으로 해제하는 기능입니다. 가비지 컬렉션의 목표는 필요 없어져서 더 이상 참조되지 않는 메모리를 회수하여 프로그램의 효율성을 높이고 메모리 부족 문제를 방지하는 데 있습니다. C#에서는 이러한 가비지 컬렉션 기능을 .NET 런타임 환경에서 자동으로 처리하므로, 프로그래머가 메모리 관리에 직접 신경 쓸 필요가 줄어듭니다.

 

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  가비지 컬렉터의 동작 방식

C#의 가비지 컬렉터는 여러 단계를 통해 메모리를 관리합니다. 주요한 단계는 다음과 같습니다.

1. 루트 오브젝트 스캔(Root Object Scan): 프로그램에서 현재 사용 중인 변수나 객체들을 검사합니다.
2. 객체 추적(Tracing Objects): 참조가 남아 있는 객체들을 찾아 추적합니다. 참조가 있는 객체들은 "유효한 객체"로 판단되어 메모리에서 제거되지 않습니다.
3. 비활성 객체 정리(Sweeping): 더 이상 참조되지 않는 객체들을 메모리에서 제거하고 해당 공간을 반환합니다.

가비지 컬렉터는 이러한 과정을 수행함으로써 불필요한 메모리를 정리하여 시스템 성능을 유지합니다.

 

  세대별(GC Generation) 가비지 컬렉션

가비지 컬렉션은 세대별로 나누어 관리됩니다. 이를 "세대별 가비지 컬렉션"이라고 부릅니다.

• 0세대(Generation 0): 방금 생성된 객체들을 의미합니다. 일시적인 데이터가 많이 포함되어 있으며, 수명이 짧습니다.
• 1세대(Generation 1): 0세대를 거쳤지만 아직 수명이 다하지 않은 객체들입니다. 비교적 자주 청소됩니다.
• 2세대(Generation 2): 오랫동안 유지되는 객체들입니다. 예를 들어, 애플리케이션이 종료될 때까지 사용되는 객체들입니다. 이 세대의 객체들은 상대적으로 드물게 청소됩니다.

 

 

  가비지 컬렉션 코드 예제

using System; class Program { static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("가비지 컬렉션 예제 시작"); CreateObjects(); GC.Collect(); // 강제로 가비지 컬렉션 수행 Console.WriteLine("가비지 컬렉션이 완료되었습니다."); } static void CreateObjects() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { MyClass obj = new MyClass(i); } } } class MyClass { private int Id; public MyClass(int id) { this.Id = id; Console.WriteLine($"객체 {id} 생성"); } ~MyClass() { Console.WriteLine($"객체 {Id} 소멸"); } }

• `CreateObjects` 메서드에서는 1000개의 `MyClass` 객체를 생성합니다. 이 객체들은 메서드가 끝나면 더 이상 참조되지 않으므로 가비지 컬렉션의 대상이 됩니다.
• `GC.Collect()` 메서드는 가비지 컬렉션을 강제로 수행하는 코드입니다. 이는 일반적으로 권장되지 않지만, 학습 목적으로 가비지 컬렉션이 수행되는 시점을 명확히 보기 위해 사용했습니다.
• 소멸자(~MyClass)는 객체가 가비지 컬렉션에 의해 제거될 때 호출되는 메서드입니다. 여기서는 객체가 소멸될 때 콘솔에 메시지를 출력하도록 설정했습니다.

이 코드를 실행하면 객체가 생성되고 소멸되는 과정을 콘솔에서 직접 확인할 수 있습니다. 이를 통해 가비지 컬렉션이 어떻게 동작하는지 직관적으로 이해할 수 있습니다.

 

 

  가비지 컬렉션의 장점과 주의점

• 장점
  • 프로그래머가 직접 메모리를 관리하지 않아도 되므로 코드가 더 간결하고 오류 가능성이 줄어듭니다.
  • 메모리 누수를 방지하고, 시스템의 안정성을 높이는 데 도움을 줍니다.
• 주의점
  • 가비지 컬렉션은 자동으로 수행되므로, 그 시점을 예측하기 어렵습니다. 이는 실시간 응답이 중요한 애플리케이션에서는 잠재적인 성능 이슈로 이어질 수 있습니다.
  • 필요에 따라 `GC.Collect()`로 가비지 컬렉션을 강제로 수행할 수 있지만, 이는 성능 저하를 초래할 수 있으므로 권장되지 않습니다.