자바의 메모리 관리와 JVM, 그리고 가비지 컬렉터

자바를 설치하면 내 컴퓨터(윈도우 OS) 안에 자바 플랫폼이 만들어진다.
자바 플랫폼에는 크게 두 가지가 들어있다.

JVM과 메모리 구조

JVM은 자바 프로그램을 실행하기 위해 메모리를 관리하는 역할을 한다. JVM 안에는 크게 세 가지 구역이 있다.

자바 프로그램의 main() 메소드가 실행되면, 그 코드는 스택 메모리에 올라간다.
스택은 한 줄씩 실행되며 결과를 저장하거나 관리하는 구조다.

예를 들어, String 클래스 같은 기능은 처음에는 하드디스크 속 .jar 파일 안에 압축된 상태로 저장되어 있다.
이걸 실제로 사용하려면 메모리(RAM)에 올려서 펼쳐놔야 한다.

그런데 String 클래스는 프로그램 실행 중에 몇 번이고 계속 쓰일 수 있다.
따라서 자바 개발자들은 “한 번 펼쳐놓고 계속 쓸 수 있는 공간이 필요하다”라고 생각했고, 그 공간이 바로 힙(Heap) 이다.

new 키워드를 쓰면 클래스가 힙에 올라간다.
하지만 힙에 올린 것만으로는 의미가 없다. 반드시 참조할 수 있는 주소(레퍼런스) 가 필요하다.

예시를 보자:

// 객체만 힙에 올림 (주소 참조 불가)
new String();

// 객체를 힙에 올리고, 스택에서 참조 가능하게 만듦
String str = new String("java programming");

힙에 올라간 것을 우리는 객체(Object) 또는 인스턴스(Instance) 라고 부른다.

힙에 올라간 객체를 꺼내 쓰려면 .(점) 연산자를 사용한다.
이걸 메소드 호출이라고 부른다.

String str = new String("java programming");

// 0번째 글자 꺼내기
char result = str.charAt(0);

System.out.println("charAt 실행 결과: " + result);

즉, 스택의 변수(str) → 힙의 객체 주소 → 객체의 기능(charAt 메소드) 이런 식으로 접근이 이루어진다.

자바는 메모리를 직접 해제할 필요가 없다.
C언어나 C++처럼 free() 같은 명령어를 쓰지 않아도 된다.

JVM 안에는 가비지 컬렉터(GC) 라는 관리자가 있어서, 더 이상 사용하지 않는 객체(참조할 수 없는 객체)를 자동으로 치워준다.
쉽게 말해, 힙의 땅을 정리해주는 부동산 관리인 같은 역할을 한다.

자바의 메모리 관리 구조를 이해하면, 코드가 메모리에서 어떻게 동작하는지 그림으로 설명할 수 있다.
앞으로는 “스택에서 실행하다가 힙으로 객체를 올리는 순간”을 이해하는 것이 핵심이다.