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<div style='display: inline'> <h1 style='font-family: Malgun Gothic, Consolas; font-size: 20pt; color: #006699; text-align: center; font-weight: bold'>C# - GC 호출로 인한 메모리 압축(Compaction)을 확인하는 방법</h1> <p> GC의 동작으로 인해 메모리 압축이 일어난 경우를 간단하게 재현해 볼까요? ^^<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > using System; using System.Runtime.InteropServices; [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] class Program { uint _n = 0xffffffff; static unsafe void Main(string[] args) { Program pg1 = new Program(); Program pg2 = new Program(); ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); Console.WriteLine(); for (int i = 0; i <= GC.MaxGeneration; i++) { <a target='tab' href='https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.gc.collect#System_GC_Collect_System_Int32_System_GCCollectionMode_'>GC.Collect(i, GCCollectionMode.Forced)</a>; } ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); } private static IntPtr ShowAddress(string title, object instance, bool output = true) { IntPtr ptr = GetRefAddress(instance); if (output) { Console.WriteLine($"{title}: " + ptr.ToInt64().ToString("x") + $", {GC.GetGeneration(instance)}"); } return ptr; } private unsafe static IntPtr <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12487'>GetRefAddress</a>(object obj) { TypedReference refA = __makeref(obj); return **(IntPtr**)&refA; } } </pre> <br /> 위의 코드에서는 (pg1 이전에 닷넷 프로그램 실행 자체의 힙 할당이 있었을 것이므로) GC 호출로 인해 pg1과 pg2의 메모리 이동이 발생할 것으로 예상됩니다. 하지만 실제로 실행해 보면 다음과 같이 GC 전/후의 결과가 같습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > // x86 + Release 빌드 - 출력 결과 pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>4f0aa9c</span>, 0 pg2: 4f0aaa8, 0 pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>4f0aa9c</span>, 2 pg2: 4f0aaa8, 2 (pg2와 pg1의 주소 차이가 0x0c인데 이에 대해서는 "<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12486'>일반 참조형의 기본 메모리 소비는 얼마나 될까요?</a>" 글에서 자세히 다루고 있습니다.) </pre> <br /> 테스트 결과로만 보면 GC는 소규모 변화인 경우 메모리 이동까지는 굳이 하지 않는 듯합니다. 이에 대한 테스트로 다음과 같이 pg1 인스턴스 생성 이전에 좀 더 많은 개체를 생성하는 코드를 넣어보면 알 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > MakeObject(); Program pg1 = new Program(); Program pg2 = new Program(); private static void MakeObject(int count = 1000) { for (int i = 0; i < count; i++) { Program pgt1 = new Program(); } } </pre> <br /> 재미있는 것은, 위와 같이 1,000 ~ 3,000개 정도로는 여전히 메모리 이동이 없고 "MakeObject(4000)" 정도는 해야 다음과 같이 메모리 이동을 확인할 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>4eb6744</span>, 0 pg2: 4eb6750, 0 pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>4eaa9f4</span>, 2 pg2: 4eaaa00, 2 </pre> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> 이쯤에서 그럼 GC.Collect의 동작을 살짝 살펴볼까요? ^^ 우선, 본문에서 사용한 <a target='tab' href='https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.gc.collect#System_GC_Collect_System_Int32_System_GCCollectionMode_'>GC.Collect(Int32, GCCollectionMode)</a> 메서드의 도움말을 보면,<br /> <br /> <div style='BACKGROUND-COLOR: #ccffcc; padding: 10px 10px 5px 10px; MARGIN: 0px 10px 10px 10px; FONT-FAMILY: Malgun Gothic, Consolas, Verdana; COLOR: #005555'> Forces a garbage collection from generation 0 through a specified generation, at a time specified by a GCCollectionMode value.<br /> </div><br /> <br /> 의미 상으로 0 ~ n까지 GC를 수행하는 걸로 보이는데, 실제로 이것은 다음의 코드를 통해 확인할 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > ShowGCCount(); for (int i = 0; i <= <a target='tab' href='https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.gc.maxgeneration'>GC.MaxGeneration</a>; i++) { GC.Collect(i, GCCollectionMode.Forced); } ShowGCCount(); private static void ShowGCCount() { Console.WriteLine($"GC0: {GC.CollectionCount(0)}, GC1: {GC.CollectionCount(1)}, GC2: {GC.CollectionCount(2)}"); } /* 출력 결과 GC0: 0, GC1: 0, GC2: 0 GC0: <span style='color: blue; font-weight: bold'>3</span>, GC1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>2</span>, GC2: <span style='color: blue; font-weight: bold'>1</span> */ </pre> <br /> 따라서, 그냥 전 세대의 GC를 수행하는 경우 저렇게 세대별로 GC.Collect를 할 필요 없이 그냥 단일 호출로 해도 되고, 또는 <a target='tab' href='https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.gc.collect#System_GC_Collect'>GC.Collect()</a>를 호출해도 같은 효과를 갖습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced); // == GC.Collect(); // Forces an immediate garbage collection of all generations. ShowGCCount(); /* 출력 결과 GC0: 1, GC1: 1, GC2: 1 */ </pre> <br /> 참고로, 아래는 GC.Collect의 원본 소스 코드입니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > public static void Collect() { _Collect(-1, 2); } public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode) { Collect(generation, mode, blocking: true); } public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking) { Collect(generation, mode, blocking, compacting: false); } public static void Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking, bool compacting) { if (generation < 0) { throw new ArgumentOutOfRangeException("generation", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_GenericPositive")); } if (mode < GCCollectionMode.Default || mode > GCCollectionMode.Optimized) { throw new ArgumentOutOfRangeException(Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Enum")); } int num = 0; if (mode == GCCollectionMode.Optimized) { num |= 4; } if (compacting) { num |= 8; } if (blocking) { num |= 2; } else if (!compacting) { num |= 1; } _Collect(generation, num); } [DllImport("QCall", CharSet = CharSet.Unicode)] [SecurityCritical] [SuppressUnmanagedCodeSecurity] private static extern void _Collect(int generation, int mode); </pre> <br /> <hr style='width: 50%' /><br /> <br /> 위의 소스 코드에서 <a target='tab' href='https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.gc.collect#System_GC_Collect_System_Int32_System_GCCollectionMode_System_Boolean_System_Boolean_'>GC.Collect(int generation, GCCollectionMode mode, bool blocking, bool compacting)</a> 버전을 보면 알겠지만, 사실 메모리 이동을 명시하는 compacting 변수를 설정하면 이 글의 예제를 다음과 같이 다시 테스트해볼 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > Program pg1 = new Program(); Program pg2 = new Program(); ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); Console.WriteLine(); <span style='color: blue; font-weight: bold'>GC.Collect(0, GCCollectionMode.Forced, true, true);</span> ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); /* 출력 결과 pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>527aaac</span>, 0 pg2: 527aab8, 0 pg1: <span style='color: blue; font-weight: bold'>527a924</span>, 1 pg2: 527a930, 1 */ </pre> <br /> <a name='demote_pin'></a> 즉, compacting 값이 true인 경우 GC는 강제로 메모리 이동을 하지만, false인 경우에는 상황에 따라 필요하면 메모리 이동을 한다고 보면 됩니다.<br /> <br /> 그런데 compacting 변수를 명시하는 경우, 재미있는 현상이 하나 있습니다. "<a target='tab' href='https://devblogs.microsoft.com/dotnet/internals-of-the-poh/'>Internals of the POH</a>" 글에 보면,<br /> <br /> <div style='BACKGROUND-COLOR: #ccffcc; padding: 10px 10px 5px 10px; MARGIN: 0px 10px 10px 10px; FONT-FAMILY: Malgun Gothic, Consolas, Verdana; COLOR: #005555'> Usually when a GC of generation G happens, objects that were in G would be in (G+1), but we may choose to leave a pinned object that was in generation G still in G, instead of promoting it to (G+1). This is called demotion.<br /> </div><br /> <br /> <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12545'>Pinning 개체</a>의 경우 GC가 수행돼도 세대가 올라가지 않는다는 "demotion"에 대해 설명하고 있는데요, 이것을 다음과 같이 테스트해볼 수 있습니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > static unsafe void Main(string[] args) { Program pg1 = new Program(); MakeObject(1000); Program pg2 = new Program(); <span style='color: blue; font-weight: bold'>GCHandle pinPg2 = GCHandle.Alloc(pg2, GCHandleType.Pinned);</span> ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); Console.WriteLine(); GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, true); ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); Console.WriteLine(); GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, true); ShowAddress("pg1", pg1); ShowAddress("pg2", pg2); } /* 출력 결과 pg1: 509aac0, 0 pg2: <span style='color: blue; font-weight: bold'>509da4c, 0</span> pg1: 509a938, 1 pg2: <span style='color: blue; font-weight: bold'>509da4c, 0</span> pg1: 509a914, 2 pg2: <span style='color: blue; font-weight: bold'>509da4c, 0</span> */ </pre> <br /> 보는 바와 같이 pg2 개체는 pg1과는 달리 GC.Collect에 따라 세대가 올라가지 않고 여전히 0에 머물고 있습니다. 그렇다고 해서 pg2 개체의 pinning 상태가 해제될 때까지 언제까지나 0 세대에 머무는 것은 아닙니다. 가령 compacting == false로 GC.Collect를 수행하면 정상적으로 세대가 올라갑니다.<br /> <br /> <pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' > GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, false); ShowAddress("pg2", pg2); GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, true, false); ShowAddress("pg2", pg2); /* 출력 결과 pg2: 509da4c, <span style='color: blue; font-weight: bold'>1</span> pg2: 509da4c, <span style='color: blue; font-weight: bold'>2</span> */ </pre> <br /> (<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/bbs/DownloadAttachment.aspx?fid=1739&boardid=331301885'>첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함</a>합니다.)<br /> </p><br /> <br /><hr /><span style='color: Maroon'>[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]</span> </div>
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