Effective Java - 아이템 7: 다 쓴 객체 참조를 해제하라

메모리 누수가 있는 프로그램을 오래 실행하다 보면 점차 가비지 컬렉션 활동과 메모리 사용량이 늘어나 결국 성능이 저하된다.

// 메모리 누수가 일어나는 코드
public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
    
    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(Object e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }
    
    public Object pop() {
        if (size == 0) {
            throw new EmptyStackeException();
        }
        return elements[--size];
    }

    /**
     * 원소를 위한 공간을 적어도 하나 이상 확보한다.
     * 배열 크리글 늘려야 할 때마다 대략 두 배씩 늘린다.
     */
    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

이 코드에서는 스택이 커졌다가 줄어들었을 때 스택에서 꺼내진 객체들(더 이상 사용하지 않는 객체들)을 가비지 컬렉터가 회수하지 않는다. 이 스택이 그 객체들의 다 쓴 참조(obsolete reference) 즉, 다시 쓰지 않을 참조를 여전히 가지고 있기 때문이다.
이 코드에서 다 쓴 참조는 elements 배열의 활성영역(인덱스가 size보다 작은 원소들) 밖의 참조들이 해당한다.
객체 참조 하나를 살려두면 가비지 컬렉터는 그 객체뿐 아니라 이 객체가 참조하는 다른 객체 또한 회수해가지 못한다.

해결 방법

해당 참조를 다 썼을 때 null 처리(참조 해제)하면 된다.

// 제대로 구현한 pop 메서드
public Object pop() {
    if (size == 0) {
        throw new EmptyStackException();
    }
    Object result = elements[--size];
    elements[size] = null; // 다 쓴 참조 해제
    return result;
}

다 쓴 참조를 null 처리하면 메모리 누수 이외에 다른 이점도 따라오는데,
null 처리한 참조를 실수로 사용하려 하면NullPointerException을 던지며 종료된다.
미리 null 처리를 하지 않았다면 아무 내색 없이 무언가 잘못된 일을 수행할 것이다.
객체 참조를 null 처리하는 일은 예외적인 경우여야 한다.

다 쓴 참조를 해제하는 가장 좋은 방법

그 참조를 담은 변수를 유효 범위(scope) 밖으로 밀어내는 것이다. 변수의 범위를 최소가 되게 정의했다면 자연스럽게 이뤄진다.

null 처리(참조해제)는 언제 해야 할까?

비활성 영역의 객체가 더 이상 쓸모없다는 건 프로그래머만 아는 사실이기 때문에 비활성 영역이 되는 순간 null 처리해서 해당 객체를 더는 쓰지 않을 것임을 가비지 컬렉터에 알려야 한다.

일반적으로 자기 메모리를 직접 관리하는 클래스라면 프로그래머는 항시 메모리 누수에 주의해야 한다.

캐시(cache) 또한 메모리 누수를 일으키는 주범이다

객체 참조를 캐시에 넣고, 그 객체를 다 쓴 뒤로도 한참 놔두는 일이 자주 생긴다.
캐시 외부에서 키를 참조하는 동안만 엔트리가 살아있는 캐시가 필요한 상황이라면 WeakHashMap을 사용해 캐시를 만들어라.
다 쓴 엔트리는 그 즉시 자동으로 제거될 것이다.
단, WeakHashMap은 이런 상황에서만 유용하다.

리스너(listener) 혹은 콜백(callback) 또한 메모리 누수의 주범이다

클라이언트가 콜백을 등록만 하고 명확히 해지하지 않는다면, 계속 쌓인다.
이럴 때 콜백을 약한 참조(weak reference)로 저장하면 가비지 컬렉터가 즉시 수거해간다.

Reference 우선순위

1. Strong - 절대 못건드림
2. Soft
3. Weak - 제일 먼저 없어짐
4. Phantom

핵심 정리

자기 메모리를 직접 관리하는 클래스라면 항시 메모리 누수에 주의해야 한다.
다 쓴 참조를 해제하는 가장 좋은 방법은 변수의 범위를 최소가 되게 정의하여,
그 참조를 담은 변수를 유효 범위 밖으로 밀어내는 것이다.