nokia's blog

Javascript 메모리

2022-07-08

처음 자바스크립트를 배우기 시작했을 때 직접 메모리 관리를 하지 않고도 자유롭게 동적인 객체나 배열을 사용할 수 있어 다른 언어들에 비해 자유로운 언어라는 것을 느꼈습니다.
배열의 크기, object의 property를 미리 정하지 않고도 자유롭게 추가할 수 있고, 메모리 사용 후에 free() 처리를 해주지 않아도 자바스크립트 엔진이 자동으로 메모리를 해제합니다. 자바스크립트가 어떻게 메모리 관리를 하는지 궁금해져서 정리해보려고 합니다.

데이터의 타입과 메모리 사용의 관계

원시 타입 데이터(string, number, boolean, undefined, null)는 코드가 실행되기 전인 컴파일 단계에서 필요한 메모리의 할당량을 알 수 있습니다. 데이터 값이 저장될 수 있도록 선언된 변수의 데이터 타입이 필요한 메모리만큼 stack에 할당됩니다. object를 가리키는 reference 또한 stack에 저장됩니다.
원시 타입이 아닌 object와 function은 코드가 실행되기 전인 컴파일 타임에는 얼만큼의 메모리가 필요한지 알 수 없습니다. 예를 들어 100번 for문을 돌리면서 object의 property를 추가하는 코드가 있다고 하면 for문 실행 전에는 property에 할당해야하는 메모리를 알 수 없듯이 컴파일 타임에는 object에 필요한 메모리를 결정할 수 없습니다. 코드가 실행되는 시점인 런타임이 되서야 필요한 메모리의 량을 알 수 있기 때문에 heap에 저장됩니다.

정적 메모리 할당

  • 원시타입 데이터 및 객체 참조값
  • stack을 사용
  • size가 정해진 데이터를 저장
  • 코드 실행 전인 컴파일 타임에 필요한 메모리를 할당
  • size가 정해져 있기 때문에 저장할 데이터 크기에 limit이 존재

동적 메모리 할당

  • 객체 및 함수
  • heap을 사용
  • 코드 실행 후인 런타임에 필요한 만큼 메모리를 할당받아 사용 가능

Garbage Collection

heap에 저장된 데이터가 더 이상 사용되지 않을 때 해당 메모리를 해제하기 위해 garbage collection이라는 자동 메모리 관리 방법을 사용합니다. 이 때 더 이상 사용되지 않을 때를 결정짓는 방식에 따라 두 가지 방법이 있었습니다.

Reference Counting

object를 참조하는 변수가 없을 때 메모리를 해제하는 방법입니다.

// heap에 obj 객체 생성
let obj = {
  a: "apple",
  b: 123,
};
 
// 참조인 obj = null이므로 더 이상 obj 객체를 가리키는 참조가 없어집니다.
obj = null;

이 방법에는 서로가 참조를 할 때 메모리가 해제되지 않는 cycle 문제가 발생합니다.

function foo() {
  const dad = {};
  const son = {};
 
  dad.son = son;
  son.dad = dad;
}
 
foo();

foo 함수 실행 후에는 foo의 스코프가 사라지기 때문에 내부의 dad, son 객체의 메모리도 해제되어야 합니다. 하지만 둘은 서로를 참조하기 때문에 garbage collection이 일어나지 않습니다.

Mark and Sweep algorithm

reference counting에서 발생한 cycle 문제를 해결할 수 있습니다.
mark and sweep 알고리즘은 root(node.js 환경에서는 global, browser 환경에서는 window 객체)에 object를 더 이상 접근할 수 없을 때를 기준으로 하여 garbage collection을 수행하도록 합니다.

자동으로 실행되는 Garbage Collection의 한계점

코드를 짤 때 메모리를 직접 관리하지 않아도 자동으로 동적 메모리가 할당되고, 더 이상 메모리가 쓰이지 않을 때 자동으로 해제한다는 점은 분명 편리하고 좋은 장점입니다.
하지만 주기적으로 실행되는 garbage collection도 결국에는 컴퓨터가 해결해야 하는 일이기 때문에 자주 실행될 경우 성능에 영향을 끼칠 수 있습니다.

참고자료

Javascript memory explained
modern javascript tutorial - garbage collection
mdn - 자바스크립트의 메모리 관리

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