G1GC(Garbage-First Garbage Collector) 시각화 분석

1. G1GC의 기본 구조: 리전(Region)

G1GC는 기존의 Young/Old 영역 기반이 아닌, 힙을 크기가 같은 수많은 리전(Region)으로 나눕니다. 이 리전은 필요에 따라 Young (Eden/Survivor), Old, 또는 Humongous 영역의 역할을 수행합니다. 이 구조 덕분에 GC가 힙 전체를 스캔하지 않고, 가장 효율적인 리전(가장 많은 가비지가 있는 리전)을 먼저 청소하여 **"Garbage First"**라는 이름이 붙었습니다.

2. 목표: 최대 일시 정지 시간 (Pause Time Target)

G1GC의 핵심 목표는 사용자가 설정한 최대 일시 정지 시간(Max Pause Time Target)을 지키는 것입니다. GC는 이 목표 시간을 달성하기 위해, 청소할 리전들 중에서 가비지 회수에 걸리는 시간이 가장 적게 걸릴 것으로 예상되는 리전들을 선택하여 컬렉션 셋(CSET)을 구성합니다.

3. Young GC (Minor GC)

Young GC는 **Stop-The-World (STW)** 단계입니다. Eden과 Survivor 리전에서 진행되며, 새로 생성된 객체 중 살아있는 객체들을 다른 Survivor 리전이나 Old 리전으로 이동(Evacuation)시킵니다. 이동 후, 기존의 Young 리전들은 **Empty(비어있음)** 상태로 재활용됩니다. G1GC는 이 Young GC 단계에서 CSET을 통해 이동하는 **동시에** 메모리를 압축(Compaction)합니다.

4. Concurrent Cycle (동시 사이클)

Old 리전의 사용량이 임계점(Initial Mark Threshold)을 넘으면 동시 사이클이 시작됩니다. 이 사이클은 애플리케이션 스레드와 **동시에** 진행되어 STW 시간을 최소화합니다.

• 초기 마킹 (Initial Mark): STW 단계. 힙의 루트(GC Root)에서 직접 참조되는 객체들만 마킹합니다. 이 단계는 Young GC 도중에 함께 진행되어 별도의 STW 시간을 줄이는 경우가 많습니다.
• 동시 마킹 (Concurrent Marking): STW 없이 애플리케이션과 동시에 Old 리전에 있는 객체의 생존 여부를 트래킹합니다. 이때 S.A.T (Snapshot-At-The-Beginning) 알고리즘을 사용하여 마킹 시작 시점의 스냅샷을 기준으로 작업합니다.
• 리마크 (Remark):** 짧은 STW 단계. 동시 마킹 중에 변경된 사항을 최종적으로 반영하고, 필요 없는 객체를 제거합니다.
• 클린업 (Cleanup): 짧은 STW 단계. 마킹이 완료된 후, 가비지만 남아있는 리전들을 식별하고 힙에서 제거합니다. 완전히 비어있는 리전은 즉시 Empty로 반환됩니다.