Java GC 종류와 특징(G1GC, ZGC 등) 완벽 이해하기

Java GC 종류와 특징(G1GC, ZGC 등) 완벽 이해하기

Java 실무에서 JVM 성능을 결정하는 핵심 요소 중 하나가 바로:

Garbage Collector(GC) 종류 선택

입니다.

특히 대규모 서비스에서는:

• 응답 속도
• 서버 멈춤(STW)
• TPS
• 메모리 사용량
• 장애 발생률

까지 GC 종류에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

초보 시절에는 보통:

GC는 그냥 자동 메모리 정리 기능

 

정도로 이해하기 쉽습니다.

하지만 실제로는:

• 어떤 GC를 쓰는가
• Heap 구조를 어떻게 관리하는가
• Pause Time을 얼마나 줄이는가

가 JVM 성능 핵심입니다.

이번 글에서는:

• Serial GC
• Parallel GC
• CMS
• G1GC
• ZGC
• Shenandoah

까지 Java GC 종류와 특징을 실무 관점으로 깊게 정리해보겠습니다.

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1. 왜 GC 종류가 여러 개일까?

GC 목표는 서로 충돌합니다.

예:

목표	설명
Throughput	처리량 극대화
Low Latency	멈춤 최소화
메모리 효율	Heap 절약
CPU 효율	CPU 부담 감소

즉:

“모든 걸 동시에 완벽하게”

 

하기 어려움.

그래서 다양한 GC 등장.

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2. GC 핵심 성능 지표

매우 중요합니다.

지표	의미
Throughput	전체 처리량
Pause Time	STW 시간
Latency	응답 지연
Footprint	메모리 사용량

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3. Stop-The-World(STW) 다시 이해하기

GC 수행 중 JVM은 보통:

애플리케이션 스레드 중단

 

합니다.

즉:

• API 멈춤
• 요청 지연
• 서버 멈춤 현상

발생 가능.

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4. 초기 GC: Serial GC

가장 오래된 GC.

특징:

단일 스레드 GC

 

입니다.

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5. Serial GC 구조

동작:

GC 스레드 1개
↓
모든 메모리 처리

 

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6. Serial GC 장점

장점	설명
구현 단순	O
작은 앱 효율적	O
오버헤드 적음	O

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7. Serial GC 단점

문제:

STW 매우 길어질 수 있음

 

즉 서버 환경에는 부적합.

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8. Parallel GC

Java 8 기본 GC.

특징:

GC 작업을 여러 스레드 병렬 처리

 

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9. Parallel GC 목표

핵심 목표:

Throughput 극대화

 

즉:

전체 처리량 우선

 

입니다.

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10. Parallel GC 장점

장점	설명
처리량 좋음	O
멀티코어 활용	O
서버 처리 성능 우수	O

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11. Parallel GC 단점

문제:

Pause Time 길 수 있음

 

즉:

• 대규모 Heap
• 실시간 서비스

에서는 불리 가능.

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12. CMS GC 등장 배경

문제:

“STW 너무 길다”

 

해결 목적.

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13. CMS(Concurrent Mark Sweep)

Concurrent Mark Sweep 특징:

애플리케이션과 동시에 GC 수행

 

즉:

Concurrent GC

 

시도.

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14. CMS 핵심 목표

Low Pause

 

즉:

멈춤 최소화

 

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15. CMS 동작 단계

구조:

Initial Mark (STW)
Concurrent Mark
Remark (STW)
Concurrent Sweep

 

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16. CMS 장점

장점	설명
Pause 감소	O
응답속도 향상	O
대화형 서비스 적합	O

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17. CMS 단점

문제:

문제	설명
메모리 단편화	심함
CPU 사용량 증가	O
Full GC 위험	존재

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18. 왜 CMS가 사라졌을까?

Java 14부터 제거.

이유:

G1GC가 더 발전했기 때문

 

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19. G1GC 등장

Garbage-First Garbage Collector 는:

현대 JVM 대표 GC

입니다.

Java 9 이후 기본 GC.

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20. G1GC 핵심 특징

기존 Heap 구조:

Young
Old

 

분리 기반.

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21. G1GC는 Region 기반

Heap을:

작은 Region 단위

 

로 나눔.

예:

[Region][Region][Region]

 

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22. 왜 Region 기반일까?

목표:

“필요한 영역만 수집”

 

즉:

• 효율 증가
• Pause 감소

가능.

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23. G1GC 이름 의미

Garbage First

 

즉:

가비지가 많은 영역 우선 수집

 

합니다.

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24. G1GC 장점

장점	설명
Pause 예측 가능	O
대용량 Heap 대응	O
Full GC 감소	O
현대 서버 적합	O

---

25. G1GC 단점

단점	설명
CPU 오버헤드	존재
작은 Heap 효율 낮을 수 있음	O

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26. G1GC가 기본 GC가 된 이유

핵심:

Throughput + Low Pause 균형

 

이 좋기 때문.

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27. ZGC 등장 배경

문제:

Heap 수백 GB~TB

 

규모 증가.

기존 GC Pause도 부담.

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28. ZGC란?

Z Garbage Collector 는:

초저지연(Low Latency) GC

입니다.

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29. ZGC 핵심 목표

Pause Time 10ms 이하

 

목표.

심지어 TB Heap에서도.

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30. ZGC 특징

특징	설명
Concurrent 처리	매우 많음
Pause 극소화	O
대용량 Heap	매우 강함

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31. ZGC 핵심 기술

대표 기술:

Colored Pointer
Load Barrier

 

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32. Colored Pointer란?

객체 포인터에:

GC 상태 정보 포함

 

시키는 기술.

매우 고급 JVM 기술.

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33. ZGC 장점

장점	설명
초저지연	매우 강력
대규모 서버 적합	O
Pause 거의 안 느낌	O

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34. ZGC 단점

단점	설명
CPU 사용량 증가 가능	O
작은 서비스엔 과할 수 있음	O

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35. Shenandoah GC

Shenandoah GC 는:

RedHat 중심 저지연 GC

입니다.

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36. Shenandoah 특징

목표:

Pause Time Heap 크기와 무관

 

하게 만드는 것.

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37. GC 종류 비교

GC	특징	장점	단점
Serial	단일 스레드	단순	느림
Parallel	Throughput 중심	빠름	Pause 큼
CMS	Low Pause	응답성	단편화
G1GC	균형형	범용성	오버헤드
ZGC	초저지연	Pause 매우 짧음	CPU 부담
Shenandoah	저지연	안정적	환경 제한

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38. 실무에서 어떤 GC 많이 쓸까?

현재 기준:

환경	추천
일반 Spring 서버	G1GC
초대형 서비스	ZGC
작은 앱	Parallel GC 가능

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39. GC 선택보다 중요한 것

매우 중요합니다.

GC보다 더 중요한 건:

객체 생성 패턴

 

입니다.

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40. 안 좋은 코드 예시

 

while(true) {
    new Object();
}

 

GC 어떤 걸 써도 힘듦.

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41. 실무 튜닝 핵심

우선순위:

객체 생성 줄이기
↓
Heap 튜닝
↓
GC 튜닝

 

입니다.

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42. JVM 옵션 예시

G1GC 사용:

 

-XX:+UseG1GC

 

설명:

옵션	의미
-XX:+UseG1GC	G1GC 활성화

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43. ZGC 사용

 

-XX:+UseZGC

 

설명:

옵션	의미
-XX:+UseZGC	ZGC 활성화

---

44. GC 로그 분석 중요

대표 옵션:

 

-Xlog:gc*

 

설명:

옵션	의미
-Xlog:gc*	상세 GC 로그

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45. 실무에서 자주 하는 실수

1) GC만 바꾸면 성능 해결된다고 착각

대부분은:

객체 생성 구조 문제

 

인 경우 많음.

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2) Heap 무조건 크게 설정

Heap 커지면:

Full GC 더 오래 걸릴 수도 있음

 

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3) GC 로그 안 보고 추측 튜닝

매우 위험.

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46. 가장 중요한 핵심 한 줄

GC 종류는
“처리량”과 “응답속도” 사이의 선택이다

 

입니다.

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47. 정리

GC 종류는 단순 JVM 옵션이 아닙니다.

실제로는:

• Heap 구조
• 서버 응답성
• 대규모 시스템 안정성
• 객체 생명주기
• JVM 성능 전략

전체와 연결되는 매우 중요한 시스템입니다.

특히 실무에서는:

• Parallel GC
• G1GC
• ZGC
• Stop-The-World
• Heap 튜닝

을 정확히 이해하는 것이 매우 중요합니다.

다음 글에서는:

OutOfMemoryError 원인 분석

을 Heap Dump, Memory Leak, Metaspace OOM, Thread Leak까지 포함해서 실무 장애 분석 관점으로 깊게 정리해보겠습니다.