최신이야기 | 브레인즈컴퍼니

메인 페이지로 이동
블로그
최신이야기

블로그

메모리 누수 위험있는 FinalReference 참조 분석하기

김진광 2023.10.12

Java에서 가장 많이 접하는 문제는 무엇이라 생각하시나요? 바로 리소스 부족 특히 ‘JVM(Java Virtual Machine) 메모리 부족 오류’가 아닐까 생각해요.

메모리 부족 원인에는 우리가 일반적으로 자주 접하는 누수, 긴 생명주기, 다량의 데이터 처리 등 몇 가지 패턴들이 있는데요. 오늘은 좀 일반적이지 않은(?) 유형에 대해 이야기해 볼게요!

Java 객체 참조 시스템은 강력한 참조 외에도 4가지 참조를 구현해요. 바로 성능과 확장성 기타 고려사항에 대한 SoftReference, WeakReference, PhantomReference, FinalReference이죠. 이번 포스팅은 FinalReference를 대표적인 사례로 다루어 볼게요.

PART1. 분석툴을 활용해 메모리 누수 발생 원인 파악하기

메모리 분석 도구를 통해 힙 덤프(Heap Dump)를 분석할 때, java.lang.ref.Finalizer 객체가 많은 메모리를 점유하는 경우가 있어요. 이 클래스는 FinalReference와 불가분의 관계에요. 나눌 수 없는 관계라는 의미죠.

아래 그림 사례는 힙 메모리(Heap Memory)의 지속적인 증가 후 최대 Heap에 근접 도달 시, 서비스 무응답 현상에 빠지는 분석 사례인데요. 이를 통해 FinalReference 참조가 메모리 누수를 발생시킬 수 있는 조건을 살펴볼게요!

Heap Analyzer 분석툴을 활용하여, 힙 덤프 전체 메모리 요약 현황을 볼게요. java.lang.ref.Finalizer의 점유율이 메모리의 대부분을 점유하고 있죠. 여기서 Finalizer는, 앞에서 언급된 FinalReference를 확장하여 구현한 클래스에요.

JVM은 GC(Garbage Collection) 실행 시 해제 대상 객체(Object)를 수집하기 전, Finalize를 처리해야 해요.

Java Object 클래스에는 아래 그림과 같이 Finalize 메서드(Method)가 존재하는데요. 모든 객체가 Finalize 대상은 아니에요.

JVM은 클래스 로드 시, Finalize 메서드가 재정의(Override)된 객체를 식별해요. 객체 생성 시에는 Finalizer.register() 메서드를 통해, 해당 객체를 참조하는 Finalizer 객체를 생성하죠.

그다음은 Unfinalized 체인(Chain)에 등록해요. 이러한 객체는 GC 발생 시 즉시 Heap에서 수집되진 않아요. Finalizer의 대기 큐(Queue)에 들어가 객체에 재정의된 Finalize 처리를 위해 대기(Pending) 상태에 놓여있죠.

위 그림과 같이 참조 트리(Tree)를 확인해 보면, 많은 Finalizer 객체가 체인처럼 연결되어 있어요. 그럼 Finalizer 객체가 실제 참조하고 있는 객체는 무엇인지 바로 살펴볼까요?

그림에 나온 바와 같이 PostgreSql JDBC Driver의 org.postgresql.jdbc3g.Jdbc3gPreparedStatement인 점을 확인할 수 있어요. 해당 시스템은 PostgreSql DB를 사용하고 있었네요.

이처럼 Finalizer 참조 객체 대부분은 Jdbc3gPreparedStatement 객체임을 알 수 있어요. 여기서 Statement 객체는, DB에 SQL Query를 실행하기 위한 객체에요.

그렇다면, 아직 Finalize 처리되지 않은 Statement 객체가 증가하는 이유는 무엇일까요?

먼저 해당 Statement 객체는 실제로 어디서 참조하는지 살펴볼게요. 해당 객체는 TimerThread가 참조하는 TaskQueue에 들어가 있어요. 해당 Timer는 Postgresql Driver의 CancelTimer이죠.

해당 Timer의 작업 큐를 확인해 보면 PostgreSql Statement 객체와 관련된 Task 객체도 알 수도 있어요.

그럼 org.postgresql.jdbc3g.Jdbc3gPreparedStatement 클래스가 어떻게 동작하는지 자세히 알아볼까요?

org.postgresql.jdbc3g.Jdbc3gPreparedStatement는 org.postgresql.jdbc2.AbstractJdbc2Statement의 상속 클래스이며 finalize() 메서드를 재정의한 클래스에요. Finalize 처리를 위해 객체 생성 시, JVM에 의해 Finalizer 체인으로 등록되죠.

위와 같은 코드로 보아 CancelTimer는, Query 실행 후 일정 시간이 지나면 자동으로 TimeOut 취소 처리를 위한 Timer에요.

정해진 시간 내에 정상적으로 Query가 수행되고 객체를 종료(Close) 시, Timer를 취소하도록 되어 있어요. 이때 취소된 Task는 상태 값만 변경되고, 실제로는 Timer의 큐에서 아직 사라지진 않아요.

Timer에 등록된 작업은, TimerThread에 의해 순차적으로 처리돼요. Task는 TimerThread에서 처리를 해야 비로소 큐에서 제거되거든요.

이때 가져온 Task는 취소 상태가 아니며, 처리 시간에 아직 도달하지 않은 경우 해당 Task의 실행 예정 시간까지 대기해야 돼요.

여기서 문제점이 발생해요. 이 대기 시간이 길어지면 TimerThread의 처리가 지연되기 때문이죠. 이후 대기 Task들은 상태 여부에 상관없이, 큐에 지속적으로 남아있게 돼요.

만약 오랜 시간 동안 처리가 진행되지 않는다면, 여러 번의 Minor GC 발생 후 참조 객체들은 영구 영역(Old Gen)으로 이동될 수 있어요.

영구 영역으로 이동된 객체는, 메모리에 즉시 제거되지 못하고 오랜 기간 남게 되죠. 이는 Old(Full) GC를 발생시켜 시스템 부하를 유발하게 해요. 실제로 시스템에 설정된 TimeOut 값은 3,000초(50분)에요.

Finalizer 참조 객체는 GC 발생 시, 즉시 메모리에서 수집되지 않고 Finalize 처리를 위한 대기 큐에 들어가요. 그다음 FinalizerThread에 의해 Finalize 처리 후 GC 발생 시 비로소 제거되죠. 때문에 리소스의 수집 처리가 지연될 수 있어요.

또한 FinalizerThread 스레드는 우선순위가 낮아요. Finalize 처리 객체가 많은 경우, CPU 리소스가 상대적으로 부족해지면 개체의 Finalize 메서드 실행을 지연하게 만들어요. 처리되지 못한 객체는 누적되게 만들죠.

요약한다면 FinalReference 참조 객체의 잘못된 관리는 1) 객체의 재 참조를 유발 2) 불필요한 객체의 누적을 유발 3) Finalize 처리 지연으로 인한 리소스 누적을 유발하게 해요.

PART2. 제니우스 APM을 통해 Finalize 객체를 모니터링하는 방법

Zenius APM에서는 JVM 메모리를 모니터링하고 분석하기 위한, 다양한 데이터를 수집하고 있어요. 상단에서 보았던 FinalReference 참조 객체의 현황에 대한 항목도 확인할 수 있죠. APM 모니터링을 통해 Finalize 처리에 대한 문제 발생 가능성도 ‘사전’에 확인 할 수 있답니다!

위에 있는 그림은 Finalize 처리 대기(Pending)중인 객체의 개수를 확인 가능한 컴포넌트에요.

이외에도 영역별 메모리 현황 정보와 GC 처리 현황에 대해서도 다양한 정보를 확인 할 수 있어요!

이상으로 Finalize 처리 객체에 의한 리소스 문제 발생 가능성을, 사례를 통해 살펴봤어요. 서비스에 리소스 문제가 발생하고 있다면, 꼭 도움이 되었길 바라요!

------------------------------------------------------------

©참고 자료

◾ uxys, http://www.uxys.com/html/JavaKfjs/20200117/101590.html

◾ Peter Lawrey, 「is memory leak? why java.lang.ref.Finalizer eat so much memory」, stackoverflow, https://stackoverflow.com/questions/8355064/is-memory-leak-why-java-lang-ref-finalizer-eat-so-much-memory

◾ Florian Weimer, 「Performance issues with Java finalizersenyo」, enyo,

https://www.enyo.de/fw/notes/java-gc-finalizers.html

------------------------------------------------------------

김진광APM팀(개발3그룹)

개발3그룹 APM팀에서 제품 개발과 기술 지원을 담당하고 있습니다.

필진 글 더보기

추천 콘텐츠

지속적인 성과를 내기 위한 첫걸음, '이것'부터 관리 하라?! 지속적인 성과를 내기 위한 첫걸음, '이것'부터 관리 하라?! 혹시 아래의 질문 중, 나에게도 해당하는 게 있으신가요? 단 하나라도 해당하는 게 있으시다면 이 글을 꼭 끝까지 읽어보시기 바랍니다. 25년간 수많은 리더들을 분석해 의학적으로 밝혀낸 '지속적으로 성과를 만드는 방법'에 대해서 하나씩 알아보려고 합니다. 오늘은 첫 번째로 지속적인 성과를 위해 가장 먼저 관리해야 할 '이것'에 대해서 알아보겠습니다. 과연 '이것'은 무엇일까요? (*알림: 이 글은 의사이자 CEO인 앨런 왓킨스의 [조율하여 리딩하라(Coherence)]라는 책을 기반으로 씌여졌습니다.) ㅣ가장 먼저 알고 관리해야 할 것은.. 비즈니스에서는 수익과 이익 시장 점유율 확대 등 좋은 '결과'를 내는 것이 가장 중요합니다. 그리고 그 결과를 만들기 전에는 당연히 '행동'이 있어야 하죠. 그렇다면 그 '행동'에 영향을 미치는 요인들은 무엇이 있을까요? 위 그림에서도 볼 수 있는 것처럼 우리의 '행동'을 결정하는 것은 바로 '생각'입니다. 이 글을 읽고 있다가도 '좀 별로인 것 같은데...' 하는 생각이 들면 바로 그만 읽는 행동을 하게 되는 것처럼. 그리고 그런 생각에 깊이 연관되어 큰 영향을 주는 것은 '느낌'입니다. 운동을 예로 들어보면, 건강한 몸(결과)을 위해 운동(행동)을 해야겠다고 생각하지만 아예 시작하지 못하거나 시작해도 오래 못 가는 경우가 많습니다. 바로 운동하고 싶다고 느끼지 않기 때문입니다. 의식적으로 아무리 좋은 생각을 하려고 해도 걱정이나 스트레스가 있다면 나쁜 '느낌'을 바꿀 수는 없습니다. 따라서 결국 좋은 결과를 만들기 위해서는 우리의 '느낌'을 바꿔야만 합니다. 행동을 결정하는 생각, 그리고 그 생각을 결정하는 느낌 그렇다면 느낌만 바꾼다면 모든 것이 해결될까요? 아쉽게도 답은 'No'. 느낌 역시 인간 시스템의 좀 더 깊은 곳에 존재하는 어떤 것이 결정하기 때문입니다. 느낌을 결정하는 것은 바로 날 것의 감정, 다른 말로는 움직이는 에너지(e-motion)입니다. 우리가 느낌을 통제하거나 바꾸기 힘든 이유는 우리가 깨닫지 못하는 사이 신체에서 발생하는 감정 때문이죠. 인간 신체의 생리학적 신호가 감정을 만듭니다. 부정적인 생리학적 신호는 감정의 소용돌이에 빠지게 만들고 이는 결국 느낌과 생각, 그리고 행동에 영향을 끼쳐서 안 좋은 결과를 만들고 맙니다. 결국 감정을 만들고 신체 내부의 무수한 생리학적 신호를 만들어 내는 것은 우리의 생리입니다. 생리는 생존하기 위해 끊임없이 이어지는 데이터의 거대한 흐름이라고 할 수 있습니다. (전기신호, 전자기 신호, 화학 신호와 압력까지 모두 포함) 우리의 생각과 감정을 만드는 것은 결국 몸속 정보의 흐름! 우리 모두의 몸은 24시간 내내, 생리적 정보의 지속적인 흐름을 가지고 있습니다. 그러나 대부분은 이러한 흐름의 중요성을 이해하지 못하고 있죠. 특히 우리나라의 경우 전통적으로 '몸이 아무리 아프거나 힘들어도 노력해야 해!', '감정에 휘둘리지 말고 집중하란 말이야!'라는 식으로 생리적 흐름을 무시해왔습니다. 하지만 일상생활과 업무에서 긍정적인 결과를 만들어 내려면 반드시 우리 몸의 생리적 흐름을 이해하고, 흐름의 질을 높이고자 노력해야 합니다. ㅣ꾸준하게 성과를 만드는 첫걸음 우리 몸의 생리적 흐름의 질을 높여서 꾸준한 성과를 만들기 위한 걸음은 바로 '에너지 관리'입니다. 우리 몸의 에너지 수준이 생리적 흐름에 가장 직접적인 영향을 주기 때문이죠. 에너지 관리는 크게 두 단계로 나눌 수 있습니다. 1단계: 나의 에너지 뱅크(E-Bank) 관리하기 에너지 뱅크란 쉽게 말해서 우리가 에너지를 얻고(예금), 빼앗기는지(출금)를 면밀하게 관리하는 것을 뜻합니다. 지금 바로 잠시 시간을 내서 나의 에너지를 증가시키는 모든 것과(예금), 빼앗는 모든 것(출금)을 기록해 보세요. 그 일들이 언제 일어났는지, 그리고 큰일인지 사소한 일인지 상관없이 모두 기록하는 것이 중요합니다.(혹 다소 어렵게 느껴지신다면 최근 일주일이나 한 달 사이에 벌어진 일을 기준으로 적어보셔도 됩니다.) 에너지 뱅크 작성예시 목록을 다 작성하셨으면, 예금과 출금 목록 중 가장 영향을 크게 미친다고 판단되는 것 3개씩 강조 표시를 합니다. 그리고 다음은 강조 표시된 항목들에 대한 조치를 취하는 것이죠. 간단히 말하면 '에너지를 얻는 활동을 의식적으로 더 열심히 하고, 빼앗기는 것은 의식적으로 피한다!' 제가 작성한 예시(위 이미지)를 예로 들어보면, 저는 7살이 된 아들과 함께 야구하고 둘이 시간 보내는 것과, 책을 읽는 것, 그리고 와이프와 둘이 시간 보내는 것에서 가장 크게 에너지를 얻어서 의식적으로 그 세 가지 활동에 시간을 많이 투자하고 있습니다. (퇴근 후 + 주말) 반대로 비효율적인 미팅으로 인해 에너지를 뺏기지 않기 위해, 미팅 전에 안건을 자세히 공유하거나 서면으로 대체할 수 있는 경우에는 미팅 대신 서면으로 커뮤니케이션을 하려고 노력하고 있습니다. 그리고 잠들기 전까지 SNS를 확인하는 것을 방지하기 위해 침대에 먼 곳에 스마트폰을 두고 잠자리에 향하고, 러시아워를 피하기 위해 조금 일찍 출근하려고 하고요. 여러분은 어떤 것을 통해 에너지를 얻으시나요? 어떻게 보면 거창해 보이진 않지만 위와 같은 노력들이 쌓이면 우리 몸의 에너지 레벨은 자연스럽게 높아지고, 결국 꾸준한 성과를 만들 수 있습니다. 결국 '지금은 성과를 내기 위해 바빠서 저런 것(예금)은 할 수 없으니까 조금만 미루자'라는 생각은 전혀 맞지 않는 것이고, 성과를 내기 위해 지금 의식적으로 나의 에너지 예금계좌를 채워나가야 합니다. 그리고 에너지 뱅크와 관련한 또 하나의 팁! 우리가 다른 사람들에게 친절한 행동과 격려의 말을 한다면 그 사람의 예금 계좌와 나의 예금 계좌가 동시에 불어나는 효과를 얻을 수 있습니다. 2단계: 일상생활 속에서 긍정 에너지 키우기 사람들은 대체로 반복되는 습관이나 의식적인 행동을 반복합니다. 직장인의 평일을 예로 들어보면, '일어나기 의식'부터 '씻고 아침 먹고 옷 입고 준비하는 의식', '직장으로 출근하는 의식', 그리고 회사에서는 개인 업무나 회의를 포함한 모든 '일과 관련된 의식'을 한 후, '퇴근 의식' 및 '잠들기 의식'으로 하루를 마무리하죠. 에너지 관리의 2단계는 바로 우리의 일상생활 속에 감사와 같은 긍정적인 감정이나, 내가 에너지를 얻는 행동들을 추가하는 의식적으로 추가하는 것! 예를 들면 아침에 일어나서 씻고 준비하는 동안 좋아하는 노래를 듣는다거나, 출근길에는 내가 좋아하는 분야의 콘텐츠(책, 아티클, 영상)를 보는 것이죠. 일상생활 속 여러분의 에너지를 높일 방법은?! 저의 경우에는 출퇴근길 차 안에서 제가 좋아하는 가수의 노래를 10분 이상씩 꼭 듣고 있고, 잠들기 전 아이와 함께 오늘 하루 중 감사했던 일 세 가지씩을 말하고 적는 것을 반복하고 있습니다. 여러분의 일상생활은 어떻게 흘러가고 있나요? 자칫 잘못하면 무의식적으로 반복되는 일상에서 한두 가지의 노력만 추가한다면 우리의 에너지 레벨이 기대 이상으로 높아질 수 있습니다. 。。。。。。。。。。。。 지속적인 성과를 높이기 위한 첫걸음을 알아봤습니다. 다음 시간에는 첫걸음 이후의 단계들에 대해서 함께 알아보려고 합니다. 에너지를 높이기 위한 실천의 1~2단계는 쉬우면서도 어려운 면이 있습니다. (연애나 다이어트는 방법을 몰라서 못하는 게 아니라는 말처럼...) 하지만 직장에서의 성공뿐 아니라 개인적으로도 행복한 삶을 누리고 싶다면 꼭 거쳐야 하는 단계입니다. 그리고 이 단계를 거치면 적지 않은 긍정적인 결과를 만들 수 있게 되죠. 자, 이제 같이 에너지 뱅크 작성과 실천부터 바로 진행해 보시죠! 2024.04.02