1. 메모리 누수가 발생하는 예시 코드

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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 EmptyStackException();
        return elements[--size]; // 메모리 누수 발생 가능
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size)
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
    }
}

이 코드는 Stack 자료구조를 구현한 예입니다. 여기서 메모리 누수가 발생할 수 있는 부분은 pop() 메서드입니다. pop()은 스택에서 요소를 제거하긴 하지만, 배열의 해당 인덱스에 남아있는 객체 참조를 제거하지 않기 때문에 여전히 메모리에 객체 참조가 남아 있어 가비지 컬렉션이 수행되지 않습니다.

1.1 해결 방법

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public Object pop() {
    if (size == 0) {
        throw new EmptyStackException();
    }

    Object value = this.elements[--size];
    this.elements[size] = null;
    return value;
}

이 코드에서는 size를 감소시키는 것뿐만 아니라, 배열에서 해당 인덱스의 참조를 null로 처리하여 메모리 누수를 방지합니다. 이 방식으로 더 이상 필요 없는 객체에 대한 참조를 제거하여, 가비지 컬렉터가 해당 객체를 수거할 수 있게 됩니다.

참고: 하지만 참조를 null로 처리하는 것은 예외적인 경우여야 하며, 메모리 관리 문제는 코드 설계 시 신중하게 다루어야 합니다. 불필요한 참조를 자동으로 관리하는 것이 더 좋은 방법일 수 있습니다.



2. 캐시에서의 메모리 누수

캐시도 메모리 누수를 일으키는 대표적인 원인 중 하나입니다. 캐시에 저장된 객체가 계속 참조되어 있으면 가비지 컬렉션이 이루어지지 않기 때문입니다.

2.1 해결 방법

  • 외부에서 키를 참조하는 동안에만 엔트리가 살아 있어야 한다면, WeakHashMap을 사용하여 약한 참조를 활용할 수 있습니다. 약한 참조는 참조하고 있는 객체가 다른 곳에서 참조되지 않을 때 가비지 컬렉션의 대상이 될 수 있습니다.
  • 캐시 엔트리의 유효 기간을 명확하게 정의하기 어렵다면, 시간이 지나면 엔트리의 가치를 떨어뜨리는 방식을 사용하는 것이 좋습니다. 예를 들어, LRU(Least Recently Used) 알고리즘을 적용하여 오랫동안 사용되지 않은 엔트리부터 제거하는 방법이 있습니다.



3. 메모리 누수 탐지 방법

메모리 누수는 일반적으로 겉으로 잘 드러나지 않으며, 시스템에 오랜 시간 잠복할 수 있습니다. 이러한 누수를 발견하기 위해서는 코드 리뷰나 힙 프로파일러와 같은 디버깅 도구를 사용하는 것이 필요합니다.



정리

메모리 누수는 프로그램 성능에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 문제입니다. 이러한 문제는 조기 발견이 어렵기 때문에, 예방적 차원에서 철저한 코드 리뷰와 좋은 설계가 필수적입니다. 특히 불필요한 객체 참조를 제거하는 습관을 들이고, 필요할 때 약한 참조나 적절한 캐싱 기법을 사용하는 것이 중요합니다.