V8 메모리 구조 vs JVM 메모리 구조 (GC, 힙, 엔진 차이)

 

 자바스크립트를 실행하는 V8 엔진과 자바를 실행하는 JVM(Java Virtual Machine)은 서로 다른 프로그래밍 언어를 위한 런타임이지만, 공통적으로 힙 기반 메모리 관리, 가비지 컬렉션(GC), 실행 최적화 기술을 갖추고 있습니다.

 

 이 글에서는 V8과 JVM이 메모리를 어떻게 다르게 구성하고 관리하는지, GC는 어떤 알고리즘으로 작동하는지를 상세히 비교해 설명합니다. 이 차이를 이해하면 성능 튜닝과 시스템 최적화에 큰 도움이 됩니다.

 

힙 메모리 구조: 어떻게 데이터를 저장하는가?

 V8과 JVM 모두 동적으로 객체를 생성하고 이를 메모리에 저장하기 위해 Heap 영역을 사용합니다. 하지만 이 힙의 구성 방식과 크기 조절, 관리 전략은 런타임의 목적에 따라 크게 다릅니다.

✅ V8 힙 구조

 V8의 힙은 JavaScript의 특성, 즉 짧은 수명의 객체가 많고 사용자 반응 속도가 중요한 구조에 최적화되어 있습니다. 힙 메모리는 크게 아래 4개의 영역으로 구성됩니다.

• New Space: 새롭게 생성된 객체들이 저장됩니다. 공간이 작고 GC가 자주 발생하여 빠른 회수가 가능합니다. 대부분의 객체가 여기서 생성되어 곧 제거됩니다.
• Old Pointer Space: 참조형 객체(객체, 배열 등)가 오래 살아남으면 이곳으로 이동합니다. GC는 느리지만 정밀하며, 동시 처리 가능한 알고리즘이 사용됩니다.
• Old Data Space: 정적인 데이터(숫자, 문자열 등 비참조형 객체)가 저장됩니다. 변경이 없고 메모리 이동이 적기 때문에 안정적인 공간입니다.
• Code Space & Large Object Space: 컴파일된 코드나 큰 객체는 별도의 공간에 저장됩니다. GC 처리도 독립적으로 수행되어 효율적입니다.

 V8은 동시성(Incremental GC)과 세분화된 공간 분할을 통해 메모리 사용량을 최소화하고, GC로 인한 지연 시간을 줄입니다.

✅ JVM 힙 구조

 JVM은 정적 타입의 객체 지향 언어인 Java를 기반으로 설계되어 있으며, 메모리 구조도 그에 맞게 더 복잡하고 세분화되어 있습니다.

• Young Generation (Eden + Survivor): 대부분의 객체는 Eden 영역에서 생성됩니다. 첫 GC에서 살아남은 객체는 Survivor 영역으로 옮겨지고, 여러 번 생존 시 Old 영역으로 이동합니다.
• Old Generation: 장시간 살아남은 객체가 저장되며, 서버 프로세스나 상태 객체 등 장기 보관이 필요한 데이터를 포함합니다. 이 영역의 GC는 Full GC로 실행되며 속도보다 안정성이 중요합니다.
• Metaspace: 클래스 메타데이터와 리플렉션 정보가 저장됩니다. Java 8 이후 PermGen이 폐지되고 OS 의존형 공간인 Metaspace로 변경되었습니다.

가비지 컬렉션(GC): 메모리를 어떻게 회수하는가?

 자동 메모리 관리는 개발자의 생산성을 크게 높여줍니다. V8과 JVM 모두 GC 기능을 제공하지만, 알고리즘과 동작 방식에는 큰 차이가 있습니다.

✅ V8의 GC 방식

 V8은 대부분의 사용 환경이 브라우저, 프런트엔드, Node.js라는 점을 고려해, 지연 시간(Latency)을 줄이기 위한 경량 GC 구조를 채택합니다.

• Scavenge (New Space 대상): 객체를 두 공간(Semi-spaces)으로 분할하고 살아 있는 객체만 복사합니다. 매우 빠르며, 대부분의 객체가 이 단계에서 제거됩니다.
• Mark-and-Sweep & Compact (Old Space 대상): 살아 있는 객체를 마킹하고, 나머지를 제거 후 파편화된 공간을 압축합니다. 성능 저하 방지를 위해 Incremental 또는 Concurrent 방식 사용
• Incremental GC / Concurrent GC: GC를 분할하여 자바스크립트 실행 중단 없이 처리. 사용자 인터페이스의 부드러운 응답성 유지

✅ JVM의 GC 방식

 JVM은 장시간 실행되는 서버 애플리케이션을 위해 다양한 GC 알고리즘 중 선택 가능한 구조를 가지고 있습니다. 이는 프로젝트의 특성에 맞게 튜닝할 수 있어 매우 유연합니다.

• Serial GC: 싱글 스레드 기반으로 소형 시스템에서 사용
• Parallel GC: 다중 스레드로 GC 수행. Throughput(전체 처리량) 중심
• CMS (Concurrent Mark and Sweep): 응답 시간을 줄이기 위해 GC를 병렬로 수행
• G1 GC: 영역 기반 관리로 Stop-the-world 시간을 줄임
• ZGC, Shenandoah: 대용량 메모리 환경에서 짧은 중단 시간으로 수백 GB도 처리 가능

V8과 JVM의 메모리 관리 특성 요약

항목	V8 엔진	JVM
메모리 구조	New/Old + Code/Data 공간	Young/Old + Metaspace
GC 전략	빠르고 잦은 회수, 사용자 반응성 중심	GC 선택 가능, 대용량 최적화
목적	웹, UI 반응 최적화	서버, 안정성과 확장성
클래스 관리	없음 (프로토타입 기반)	명확한 클래스 구조
GC 튜닝 가능성	낮음 (자동 내부 최적화)	높음 (옵션 설정, 프로파일링 지원)

자바스크립트의 V8과 자바의 JVM은 모두 현대 프로그래밍에서 중요한 위치를 차지하는 실행 엔진입니다. 두 런타임은 가비지 컬렉션, 힙 메모리, 객체 생명 주기 등 핵심 구조에서 공통점을 가지면서도, 용도와 목표에 따라 완전히 다른 최적화 전략을 가지고 있습니다.

V8은 반응성, 지연 최소화, 사용자 경험을 우선하며, 자주 사용되는 객체를 빠르게 생성하고 제거하는 데 최적화되어 있습니다. 반면 JVM은 대규모 애플리케이션의 안정성, 처리량, 유연한 GC 전략에 초점을 맞춰 설계되었습니다.

이 두 엔진의 메모리 구조를 이해하면, 개발자가 환경에 맞는 메모리 최적화 전략을 수립할 수 있으며, 성능 병목이나 메모리 누수 문제를 사전에 방지할 수 있습니다. 어떤 환경에서든, "어떻게 객체가 살아남고 제거되는지"를 이해하는 것은 고성능 코드를 작성하는 첫걸음입니다.