[Unreal] Garbage Collection
Garbage Collection
- 언리얼은 사용자가 아닌 엔진에서 Heap 메모리를 관리하는 기능을 제공한다
- UPROPERTY 매크로로 선언된 UObject 객체들이 대상이다
- int32, float 등의 타입은 해당하지 않는다
개요
- 모든 UObject의 참조 개수를 카운팅한다
- 참조 그래프를 만들어, 어떤 UObject가 사용되고 있는지 아닌지를 참조 여부로 판단한다
- class A가 멤버 변수로 class B를 가리키는 포인터를 가지고 있는 것과 같은~
- Root Set이란 Root 레벨에 해당하는 UObject의 집합이며, 이후 참조되는 UObject들은 여기에 추가한다
- CG가 발생하면 엔진은 ROOT에서 출발해 Tree를 검색하며 참조하는 모든 UObject를 추적한다
- 이 중, 참조되지 않은 오브젝트, 즉 검색 과정에서 찾지 못한 오브젝트들은 제거한다
- 이를 Mark & Sweep라 한다
- Root Set으로부터 참조된 Object들은 Mark 한다
- Mark 되지 않은 오브젝트들은 Sweep하는 방식
작동 순서
- GC 사이클 시작 (초기화)
- GC가 실행될 준비를 하면서, 이전에 Reachable로 마킹된 모든 UObject들의 Reachable 플래그를 해제
- 모든 UObject는 잠정적으로 Unreachable 상태
- Root Set 마킹
- Root Set은 여러 개의 Root로 이루어진 컨테이너
- GC의 “출발점”인 Root Set에 등록된 모든 UObject들을 Reachable 상태로 마킹
- 참조 그래프 순회 및 Reachable 전파
- Reachable로 마킹된 객체들(Root Set 포함)로부터 시작하여, 모든 UPROPERTY로 명시된 UObject* 참조를 재귀적으로 순회
- 모든 Root Object를 돌면서 UPROPERTY를 Recursive Search
- 이 참조를 통해 새롭게 발견되는 모든 UObject 인스턴스들도 Reachable 상태로 마킹
- 이 과정에서 Pending Kill이 아닌 UObject들은 Unreachable Mark를 지워준다
- 즉, 지우지 않을 Object로 분류한다
- 이 단계가 끝나면, Root Set으로부터 UPROPERTY 체인을 통해 도달 가능한 모든 객체들이 Reachable로 마킹
- Reachable로 마킹된 객체들(Root Set 포함)로부터 시작하여, 모든 UPROPERTY로 명시된 UObject* 참조를 재귀적으로 순회
- Unreachable 객체 식별
- 이제 GC가 관리하는 모든 UObject 인스턴스들을 한 번 순회하면서, 아직 Reachable로 마킹되지 않은 객체들을 식별
- 이들이 바로 “더 이상 참조되지 않아” Unreachable로 분류된 객체들
- 메모리 해제
- GC는 최종적으로 Unreachable로 판단된 모든 UObject들의 소멸자를 호출하고, 해당 메모리를 해제
- Shrink Hash Table
- Object Type을 Key로 해서 UObject들을 저장하는 Hash Table이 있다
- 이 Hash Table을 압축한다
UObject들이 참조가 끊기는 순간
- 명시적으로 nullptr가 대입되거나 컨테이너로부터 제거된 객체들
- 상위 UObject가 파괴될 때
- 위의 경우들은 더 이상 RootSet을 통해 순회하지 못한다
- 참조가 끊긴 순간에 바로 메모리가 해제되는 것은 아니다
GC 규칙
- 생명 주기를 함께 하는 멤버 변수는 UPROPERTY로 선언
- 멤버 변수 포인터는 항상 UObject 혹은 거기에 딸린 멤버 변수로 한정한다
GC 주의점
- UObject에서 파생한 Raw Pointer 멤버 변수는 항상 UPROPERTY 키워드를 추가한다
- GC 대상으로 분류 목적
- UObject에서 파생하지 않은 오브젝트는?
- TWeakObjectPtr과 FWeakObjectPtr을 사용한다
- scalar type들은 관련 X
- UObjec*를 담는 멤버 구조체에 대해서 UPROPERTY 매크로를 사용해야 한다
- TArray만 UPROPERTY 매크로를 지원한다는 글들이 더러 있는데, 최근 UE 버전은 TMap이나 다른 컨테이너들도 지원하는 것 같다
TWeakObjectPtr
- UPROPERTY는 강한 참조를 통해 GC되지 않게 하지만, 때로는 퍼포먼스적으로 불리하다
- 객체 A가 객체 B를 강한 참조로 붙잡고 있고 객체 B를 사용하지 않는다고 하자
- 객체 A가 사라지지 않는 한, 객체 B가 차지하는 실질적 메모리는 해제되지 않는다
- 이는 불필요한 메모리 사용과 GC 퍼포먼스를 저하시킨다
- TWeakObjectPtr를 사용하면 약한 참조를 통해 객체를 참조하되 GC를 방해하지 않는다
- 참조된 객체가 다른 곳에서 사용되지 않으면 정상적으로 GC 대상이 된다
- GC 발생 시 자동으로 nullptr로 초기화되어 IsValid로 정상적인 결과를 반환한다