[Android] Operating System (2) - GC와 OOM Killer

 

 

 

Garbage Collection (GC)

주로 Java/Kotlin과 같은 Managed Language에서 사용합니다. 안드로이드는 앱 개발에 Java와 Kotlin을 사용하므로, GC가 메모리 관리의 핵심 역할을 합니다.

GC는 앱이 사용하지 않는 객체를 탐지하여 자동으로 회수하는 시스템입니다. 이를 통해 개발자가 메모리 관리를 직접 하지 않아도 안정적으로 동작할 수 있습니다.

 

메모리 회수 과정은 다음과 같습니다.

1. 객체는 앱이 동작하는 중에 생성됩니다. 객체가 더 이상 참조되지 않으면 Garbage로 간주합니다.
2. 참조 그래프(Referebce Graph)를 분석하여 메모리에서 어떤 객체가 참조되고 있는지 파악합니다.
3. 참조되지 않는 객체(Unreachable Object), Garbage를 찾아 제거하고 메모리를 회수합니다.
4. 메모리 조각화(Fragmentation)를 줄이기 위해 힙 메모리를 압축(Heap Compaction)합니다.

💡메모리 조각화(Fragmentation)
GC가 Garbage(더 이상 참조되지 않는 객체)를 제거하면, 힙 메모리에는 비어 있는 공간이 생깁니다. 이때 빈 공간들은 연속적이지 않을 수 있습니다. 작은 빈 공간들이 여기저기 흩어져 있으면 새로운 객체를 할당할 때 비효율적입니다.
이것이 바로 메모리 조각화입니다.

💡힙 압축(Compaction, Defragmentation)
연속된 공간이 부족할 경우 작은 객체는 할당할 수 있지만 큰 객체를 할당할 수 없는 상황이 발생할 수 있습니다.
힙 압축은 남아있는 객체들을 한쪽으로 밀어붙여서 연속된 메모리 블록을 확보하는 과정입니다. GC 알고리즘에 따라 수행 여부가 다른데, 기본적으로 Mark-and-Sweep 알고리즘을 제외한 모든 알고리즘은 힙 압축을 수행합니다.

 

 

안드로이드에서 사용하는 GC의 종류로 Partial GC, Full GC, Concurrent GC가 있습니다.

 

Partial GC

• 앱의 특정 영역만 스캔하여 메모리를 회수한다.
• 앱 성능에 미치는 영향을 최소화한다.

Full GC

• 전체 힙을 스캔하여 메모리를 회수한다.
• 성능에 더 큰 영향을 미칠 수 있다.

Concurrent GC

• 애플리케이션 스레드와 병렬로 실행되어, 애플리케이션 중단 시간을 줄인다.

 

 

GC의 장단점을 정리하자면,

 

장점

• 자동으로 메모리를 관리하여 개발자가 메모리 해제에 관여하지 않아도 됨
• 메모리 누수(Memory Leak) 가능성이 감소
• 참조되지 않은 객체를 자동으로 회수하여 앱이 메모리를 효율적으로 사용하도록 함
• 복잡한 메모리 관리를 추상화하여 개발 속도 높임

단점

• GC가 실행되는 동안 앱의 메인 스레드가 잠시 멈출 수 있음 (Pause Time)
• 특히 Full GC는 UI 렉과 같은 문제를 야기할 수 있음
• GC는 개발자가 직접 제어할 수 없으므로 실행 타이밍을 예측하기 어려우며, 이로 인해 성능 최적화가 어려울 수 있음
• GC 자체도 시스템 리소스를 사용하므로, 빈번한 GC 실행은 배터리 소모와 성능 저하를 초래함

 

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Out-Of-Memory(OOM) Killer

안드로이드의 OOM Killer는 Linux 커널의 기능 중 하나로, 시스템 전체의 안정성을 보장하기 위해 설계되었습니다.

OOM Killer는 시스템 메모리가 부족해질 때 자동으로 프로세스를 종료하여 메모리를 확보하는 역할을 수행합니다.

 

메모리 회수 과정은 다음과 같습니다.

1. 주로 많은 앱이 백그라운드에서 실행되거나, 하나의 앱이 과도한 메모리를 사용하는 경우 메모리 부족이 발생합니다.
2. 시스템은 메모리가 부족할 때 OOM Killer를 호출합니다.
3. 방식에 따라 프로세스를 종료합니다.
   • 우선순위에 따라 프로세스를 종료합니다.
   • Linux 커널이 각 프로세스에 OOM 점수를 부여하여 점수가 가장 높은 프로세스를 종료합니다.

 

참고로, 프로세스 우선순위는 다음과 같습니다.

• Foreground Process : 현재 화면에 표시된 앱으로, 우선순위가 가장 높아 종료 대상이 아니다.
• Background Process : 사용자가 당장 필요하지 않은 앱으로, 종료 우선순위가 높다.
• Empty Process :  단순히 실행 대기 상태인 프로세스로, 가장 먼저 종료된다.

관련 내용은 이전 글을 참고 부탁드립니다.

2025.02.21 - [개발.log/안드로이드 개발자 AtoZ] - [Android] Operating System (1) - File Permission, Multi-User Linux

 

 

OOM Killer의 장단점은 다음과 같습니다.

 

장점

• 메모리가 부족한 상황에서도 시스템 전체가 멈추지 않고 동작하도록 안정성을 보장
• 불필요한 프로세스를 종료하여 메모리를 확보, 중요한 프로세스가 원활히 동작할 수 있도록 함
• 개발자가 직접 메모리 관리에 개입하지 않아도 시스템이 이를 자동으로 처리

단점

• 사용자에게 갑작스러운 앱 강제 종료를 경험하게 할 수 있음
• 앱이 비정상적으로 종료되면 저장되지 않은 데이터가 손실될 가능성
• 백그라운드 앱이 종료되어 사용자가 다시 실행하는 불편함으로 사용자 경험이 약화될 수 있음

 

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최종적으로 GC와 OOM Killer를 비교하자면 다음과 같습니다.

	Garbage Collation (GC)	Out-Of-Memoty (OOM) Killer
역할	앱의 메모리 누수를 방지하고, 사용하지 않는 메모리를 회수	시스템 전체의 메모리 부족 상황에서 프로세스를 종료하여 메모리 확보
동작 범위	앱 내부 메모리 관리 (Java/Kotlin 메모리)	시스템 전체 메모리 관리 (앱 프로세스 레벨)
동작 방식	객체의 참조 여부를 검사하여 메모리 회수	프로세스 우선순위와 OOM 점수에 따라 프로세스 종료
영향	앱 성능에 직접적인 영향을 미침	시스템 안정성을 유지하지만, 종료된 앱의 데이터 손실 가능성
주요 단점	GC Pause Time으로 인한 UI 지연 가능성	중요한 앱이 종료되면 사용자 경험이 저하될 가능성

 

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안드로이드 개발자 로드맵을 따라 정리한 내용입니다.