다 쓴 객체 참조를 해제하라

메모리 누수의 예

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];
    }

    /**
     * 원소를 위한 공간을 적어도 하나 이상 확보한다.
     * 배열 크기를 늘려야 할 때마다 대략 두 배씩 늘린다.
     */
    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size)
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Stack stack = new Stack();
        for (String arg : args)
            stack.push(arg);

        while (true)
            System.err.println(stack.pop());
    }
}

위 코드는 스택이 커졌다가 줄어들었을 때 스택에서 꺼내진 객체들을 가비지 컬렉터가 회수하지 않는다. 이 스택이 객체들의 다 쓴 참조를 여전히 가지고 있기 때문이다.
가비지 컬렉션 언어에서는 의도치 않게 객체를 살려두는 메모리 누수를 찾기가 까다롭다. 객체 참조 하나를 살려두면 가비지 컬렉터는 그 객체뿐 아니라 그 객체가 참조하는 모든 객체를 회수해가지 못한다.
가비지 컬렉션 활동과 메모리 사용량이 늘어나 결국 성능이 저하되거나 심할 때는 디스크 페이징이나 OutOfMemoryError를 일으킨다.

해법은 해당 참조를 다 썼을 때 null 처리하는 것이다.

public Object pop() {
    if (size == 0)
        throw new EmptyStackException();
    Object result = elements[--size];
    elements[size] = null; // 다 쓴 참조 해제
    return result;
}

객체 참조를 null 처리하는 일은 예외적인 경우여야 한다.
다 쓴 참조를 해제하는 가장 좋은 방법은 그 참조를 담은 변수를 유효 범위 밖으로 밀어내는 것이다.(변수의 범위를 최소가 되게 정의)
위 Stack 클래스와 같이 예외적으로 자기 메모리를 직접 관리 하는 경우 메모리 누수에 취약해진다. 이런 경우 다 쓴 참조는 null 처리하여 가비지 컬렉터에 알려야 한다.

캐시의 메모리 누수

객체 참조를 캐시에 넣고 사용할 경우. 운 좋게 캐시 외부에서 key를 참조하는 동안만 엔트리가 살아 있는 캐시가 필요한 상황이라면 WeakHashMap을 사용해 캐시를 만들자. 다 쓴 엔트리는 즉시 자동으로 제거된다. 단 WeakHashMap은 이런 상황에서만 유용하다.

캐시를 만들 때 보통은 캐시 엔트리의 유효 기간을 정확히 정의하기 어렵기 때문에 시간이 지날수록 엔트리의 가치를 떨어뜨리는 방식을 흔히 사용한다. 이런 방식에서는 쓰지 않는 엔트리를 청소해줘야한다.

ScheduledThreadPoolExecutor 같은 백그라운드 스레드를 활용하거나 캐시에 새 엔트리를 추가할 때 부수 작업으로 수행하는 방법이 있다. 더 복잡한 캐시를 만들고 싶다면 java.lang.ref 패키지를 직접 활용해야 한다.

리스너 혹은 콜백의 메모리 누수

클라이언트가 콜백을 등록만 하고 명확히 해지하지 않는다면, 콜백은 계속 쌓여진다. 이럴 때 콜백을 약한 참조로 저장하면 GC가 즉시 수거해간다. 예를 들면 WeakHashMap에 키로 저장.