자바(Java) 애플리케이션의 성능을 최적화하는 중요한 요소 중 하나는 가비지 컬렉터(GC)입니다. 최신 Java 버전에서는 여러 가지 GC 옵션을 제공하며, 그중 ZGC(Z Garbage Collector)와 G1 GC(Garbage First Garbage Collector)는 각각의 장점과 특성을 가지고 있습니다.
이번 포스팅에서는 ZGC와 G1 GC의 차이점을 비교하고, 각 GC가 어떤 환경에서 적합한지 살펴보겠습니다.
1. ZGC와 G1 GC의 개요
1) G1 GC란?
G1 GC(Garbage First GC)는 Java 9부터 기본 가비지 컬렉터로 사용되는 방식으로, 기존의 Parallel GC보다 더 향상된 성능을 제공합니다.
특징:
- 영역 기반(heap region-based) 관리: 힙(Heap)을 크기가 동일한 여러 개의 리전(Region)으로 나누어 관리
- 선택적 우선순위 청소: 먼저 회수할 가치가 높은 리전을 우선적으로 정리(Garbage First)
- 정해진 GC 중단 시간 목표: 애플리케이션의 GC에 의한 응답 지연을 최소화하기 위해 사용자 정의 목표를 설정 가능
- 병렬 및 동시 실행 지원: GC 작업을 병렬로 수행하여 애플리케이션 성능 저하를 줄임
2) ZGC란?
ZGC(Z Garbage Collector)는 Java 11에서 실험적으로 도입되었으며, Java 15부터 정식으로 지원되는 GC입니다. 주로 대용량 메모리를 사용하는 애플리케이션에서 짧은 GC 중단 시간을 제공하는 것이 주요 목표입니다.
특징:
- 초저 지연(low latency) GC: 1~2ms 이내의 매우 짧은 GC 중단 시간을 제공
- 대용량 힙 메모리 지원: 수 TB 규모의 힙에서도 효율적인 메모리 관리 가능
- 백그라운드에서 객체 이동 및 압축 수행: 애플리케이션 실행과 병렬로 동작하여 GC의 영향을 최소화
- 멀티스레드 동시성 지원: 대부분의 GC 작업을 애플리케이션과 동시 수행
2. ZGC와 G1 GC의 주요 차이점 비교
| 항목 | G1 GC | ZGC |
|---|---|---|
| 기본 GC 대상 | 중간 규모(4GB~16GB) | 대규모 메모리(16GB 이상) |
| GC 중단 시간 | 수십 ms~수백 ms | 1~2ms (초저지연) |
| GC 방식 | 병렬 + 동시 실행 | 거의 모든 작업을 동시 수행 |
| 힙 크기 지원 | 최대 16TB (Java 18 이상) | 최대 16TB (Java 17 이상) |
| 객체 이동 방식 | Young/Old 영역 분리 후 이동 | 모든 객체 이동 가능 |
| 압축(Compaction) | Full GC 시 수행 | 동시 수행 |
3. 어떤 GC를 선택해야 할까?
1) G1 GC가 적합한 경우
G1 GC는 Java 애플리케이션의 일반적인 GC 요구사항을 충족하는 뛰어난 선택지로, 다음과 같은 경우에 적합합니다.
- 중소규모(4GB~16GB)의 JVM 힙 크기를 사용하는 애플리케이션
- 응답 시간이 중요하지만, 초저지연 GC까지 필요하지 않은 경우
- GC 튜닝이 필요한 애플리케이션 (예: 목표 중단 시간 설정 가능)
- 마이크로서비스 기반의 Java 애플리케이션
2) ZGC가 적합한 경우
ZGC는 초저지연이 필요한 애플리케이션에서 최상의 선택이며, 다음과 같은 경우에 적합합니다.
- 메모리 사용량이 큰(16GB 이상) 대규모 Java 애플리케이션
- GC로 인한 중단 시간이 1~2ms 이내여야 하는 실시간 시스템
- 고성능 데이터 처리 및 분석 애플리케이션 (예: AI, 머신러닝, 대량 데이터 처리)
- 클라우드 환경에서 운영되는 대규모 Java 서비스
G1 GC와 ZGC는 각각의 특성과 장점이 있으며, 애플리케이션의 요구사항에 따라 적절한 GC를 선택해야 합니다. G1 GC는 일반적인 엔터프라이즈 애플리케이션에 적합하며, ZGC는 초저지연이 요구되는 대규모 시스템에서 강점을 발휘합니다. Java 애플리케이션의 성능을 최적화하려면 GC 튜닝과 JVM 설정을 적절히 조정하는 것이 중요합니다.