--- title: 자바스크립트의 메모리관리 slug: Web/JavaScript/Memory_Management translation_of: Web/JavaScript/Memory_Management ---

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C 언어같은 저수준 언어에서는 메모리 관리를 위해 malloc() 과 free()를 사용한다. 반면, 자바스크립트는 객체가 생성되었을 때 자동으로 메모리를 할당하고 쓸모 없어졌을 때 자동으로 해제한다(가비지 컬렉션). 이러한 자동 메모리 관리는 잠재적 혼란의 원인이기도 한데, 개발자가 메모리 관리에 대해 고민할 필요가 없다는 잘못된 인상을 줄 수 있기 때문이다.

메모리 생존주기

메모리 생존주기는 프로그래밍 언어와 관계없이 비슷하다.

  1. 필요할때 할당한다.
  2. 사용한다. (읽기, 쓰기)
  3. 필요없어지면 해제한다. 

두 번째 부분은 모든 언어에서 명시적으로 사용된다. 그러나 첫 번째 부분과 마지막 부분은 저수준 언어에서는 명시적이며, 자바스크립트와 같은 대부분의 고수준 언어에서는 암묵적으로 작동한다. 

자바스크립트에서 메모리 할당

값 초기화

프로그래머를 할당 문제로 괴롭히지 않기 위해서, 자바스크립트는 값을 선언할 때 자동으로 메모리를 할당한다.

var n = 123; // 정수를 담기 위한 메모리 할당
var s = 'azerty'; // 문자열을 담기 위한 메모리 할당

var o = {
  a: 1,
  b: null
}; // 오브젝트와 그 오브젝트에 포함된 값들을 담기 위한 메모리 할당

// (오브젝트처럼) 배열과 배열에 담긴 값들을 위한 메모리 할당
var a = [1, null, 'abra'];

function f(a){
  return a + 2;
} // 함수를 위한 할당(함수는 호출 가능한 오브젝트이다)

// 함수식 또한 오브젝트를 담기위한 메모리를 할당한다.
someElement.addEventListener('click', function(){
  someElement.style.backgroundColor = 'blue';
}, false);

함수 호출을 통한 할당

함수 호출의 결과 메모리 할당이 일어나기도 한다. 

var d = new Date(); // Date 개체를 위해 메모리를 할당

var e = document.createElement('div'); // DOM 엘리먼트를 위해 메모리를 할당한다.

메소드가 새로운 값이나 오브젝트를 할당하기도 한다.

var s = 'azerty';
var s2 = s.substr(0, 3); // s2는 새로운 문자열
// 자바스크립트에서 문자열은 immutable 값이기 때문에,
// 메모리를 새로 할당하지 않고 단순히 [0, 3] 이라는 범위만 저장한다.

var a = ['ouais ouais', 'nan nan'];
var a2 = ['generation', 'nan nan'];
var a3 = a.concat(a2);
// a 와 a2 를 이어붙여, 4개의 원소를 가진 새로운 배열

값 사용

값 사용이란 기본적으로는 할당된 메모리를 읽고 쓰는 것을 의미한다. 변수나 오브젝트 속성 값을 읽고 쓸때 값 사용이 일어난다. 또 함수 호출시 함수에 인수를 넘길때도 일어난다. 

할당된 메모리가 더 이상 필요없을 때 해제하기

이 단계에서 대부분의 문제가 발생한다. "할당된 메모리가 더 이상 필요없을 때"를 알아내기가 어렵기 때문이다.

저수준 언어에서는 메모리가 필요없어질 때를 개발자가 직접 결정하고 해제하는 방식을 사용한다. 

자바스크립트와 같은 고수준 언어들은 "가비지 콜렉션(GC)"이라는 자동 메모리 관리 방법을 사용한다. 가비지 콜렉터의 목적은 메모리 할당을 추적하고 할당된 메모리 블록이 더 이상 필요하지 않게게 되었는지를 판단하여 회수하는 것이다. 이러한 자동 메모리 관리 프로세스는 궁극의 방법은 아니다. 왜냐하면 어떤 메모리가 여전히 필요한지 아닌지를 판단하는 것은 비결정적 문제이기 때문이다.

가비지 콜렉션

위에서 언급한 것처럼 "더 이상 필요하지 않은" 모든 메모리를 찾는건 비결정적 문제다. 따라서 가비지 컬렉터들은 이 문제에 대한 제한적인 해결책을 구현한다. 이 섹션에서는 주요한 가비지 컬렉션 알고리즘들과 그 한계를 이해하는데 필요한 개념을 설명한다.

참조

가비지 콜렉션 알고리즘의 핵심 개념은 참조이다. A라는 메모리를 통해 (명시적이든 암시적이든) B라는 메모리에 접근할 수 있다면 "B는 A에 참조된다" 라고 한다. 예를 들어 모든 자바스크립트 오브젝트는 prototype 을 암시적으로 참조하고 그 오브젝트의 속성을 명시적으로 참조한다.

앞으로 "오브젝트"라는 어휘의 의미를 넓혀서 기존의 자바스크립트 오브젝트뿐만 아니라 함수 스코프도 포괄하자.

참조-세기(Reference-counting) 가비지 콜렉션

참조-세기 알고리즘은 가장 소박한 알고리즘이다. 이 알고리즘은 "더 이상 필요없는 오브젝트"를 "어떤 다른 오브젝트도 참조하지 않는 오브젝트"라고 정의한다. 이 오브젝트를 "가비지"라 부르며, 이를 참조하는 다른 오브젝트가 하나도 없는 경우, 수집이 가능하다.

예제

var x = {
  a: {
    b:2
  }
};
// 2개의 오브젝트가 생성되었다. 하나의 오브젝트는 다른 오브젝트의 속성으로 참조된다.
// 나머지 하나는 'x' 변수에 할당되었다.
// 명백하게 가비지 콜렉션 수행될 메모리는 하나도 없다.


var y = x;    // 'y' 변수는 위의 오브젝트를 참조하는 두 번째 변수이다.
x = 1;        // 이제 'y' 변수가 위의 오브젝트를 참조하는 유일한 변수가 되었다.

var z = y.a;  // 위의 오브젝트의 'a' 속성을 참조했다.
              // 이제 'y.a'는 두 개의 참조를 가진다.
              // 'y'가 속성으로 참조하고 'z'라는 변수가 참조한다.

y = "yo";     // 이제 맨 처음 'y' 변수가 참조했던 오브젝트를 참조하는 오브젝트는 없다.
              // (역자: 참조하는 유일한 변수였던 y에 다른 값을 대입했다)
              // 이제 오브젝트에 가비지 콜렉션이 수행될 수 있을까?
              // 아니다. 오브젝트의 'a' 속성이 여전히 'z' 변수에 의해 참조되므로
              // 메모리를 해제할 수 없다.

z = null;     // 'z' 변수에 다른 값을 할당했다.
              // 이제 맨 처음 'x' 변수가 참조했던 오브젝트를 참조하는
              // 다른 변수는 없으므로 가비지 콜렉션이 수행된다.

한계: 순환 참조

순환 참조를 다루는 일에는 한계가 있다. 다음 예제에서는 두 객체가 서로 참조하는 속성으로 생성되어 순환 구조를 생성한다. 함수 호출이 완료되면 이 두 객체는 스코프를 벗어나게 될 것이며, 그 시점에서 두 객체는 불필요해지므로 할당된 메모리는 회수되어야 한다. 그러나 두 객체가 서로를 참조하고 있으므로, 참조-세기 알고리즘은 둘 다 가비지 컬렉션의 대상으로 표시하지 않는다. 이러한 순환 참조는 메모리 누수의 흔한 원인이다.

function f(){
  var o = {};
  var o2 = {};
  o.a = o2; // o는 o2를 참조한다.
  o2.a = o; // o2는 o를 참조한다.

  return "azerty";
}

f();

실제 예제

인터넷 익스플로러 6, 7 은 DOM 오브젝트에 대해 참조-세기 알고리즘으로 가비지 콜렉션을 수행한다. 흔히, 이 두 브라우저에서는 다음과 같은 패턴의 메모리 누수가 발생한다. 

var div = document.createElement("div");
div.onclick = function(){
  doSomething();
}; // div 오브젝트는 이벤트 핸들러를 'onclick' 속성을 통해 참조한다.
// 이벤트 핸들러의 스코프에도 div 오브젝트가 있으므로 div 오브젝트에 접근할 수 있다. 따라서 이벤트 핸들러도 div 오브젝트를 참조한다.
// 순환이 발생했고 메모리 누수가 일어난다.

표시하고-쓸기(Mark-and-sweep) 알고리즘

이 알고리즘은 "더 이상 필요없는 오브젝트"를 "닿을 수 없는 오브젝트"로 정의한다.

이 알고리즘은 roots 라는 오브젝트의 집합을 가지고 있다(자바스크립트에서는 전역 변수들을 의미한다). 주기적으로 가비지 콜렉터는 roots로 부터 시작하여 roots가 참조하는 오브젝트들, roots가 참조하는 오브젝트가 참조하는 오브젝트들... 을 닿을 수 있는 오브젝트라고 표시한다. 그리고 닿을 수 있는 오브젝트가 아닌 닿을 수 없는 오브젝트에 대해 가비지 콜렉션을 수행한다.

이 알고리즘은 위에서 설명한 참조-세기 알고리즘보다 효율적이다. 왜냐하면 "참조되지 않는 오브젝트"는 모두 "닿을 수 없는 오브젝트" 이지만 역은 성립하지 않기 때문이다. 위에서 반례인 순환 참조하는 오브젝트들을 설명했다.

2012년 기준으로 모든 최신 브라우저들은 가비지 콜렉션에서 표시하고-쓸기 알고리즘을 사용한다. 지난 몇 년간 연구된 자바스크립트 가비지 콜렉션 알고리즘의 개선들은 모두 이 알고리즘에 대한 것이다. 개선된 알고리즘도 여전히 "더 이상 필요없는 오브젝트"를 "닿을 수 없는 오브젝트"로 정의하고 있다.

순환 참조는 이제 문제가 되지 않는다.

첫 번째 예제에서 함수가 리턴되고 나서 두 오브젝트는 닿을 수 없다. 따라서 가비지 콜렉션이 일어난다.

두 번째 예제에서도 마찬가지다. div 변수와 이벤트 핸들러가 roots로 부터 닿을 수 없어지면 순환 참조가 일어났음에도 불구하고 가비지 콜렉션이 일어난다. (역자2: div 선언을 블럭안에다 넣어야 된다.(테스트는 못 해봤다.))

한계: 수동 메모리 해제.

어떤 메모리를 언제 해제할지에 대해 수동으로 결정하는 것이 편리할 때가 있습니다. 그리고 수동으로 객체의 메모리를 해제하려면, 객체 메모리에 도달할 수 없도록 명시하는 기능이 있어야 합니다.

2019년 현재의 JavaScript에서는 명시적으로 또는 프로그래밍 방식으로 가비지 컬렉션을 작동할 수 없습니다.

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