Java | 힙(Heap)과 스택(Stack) 메모리

🔍 Java에서 힙(Heap)과 스택(Stack) 메모리의 차이점

Java에서 메모리는 크게 힙(Heap)과 스택(Stack) 으로 나뉘며, 각 메모리는 목적과 동작 방식이 다릅니다.
Java 프로그램이 실행될 때 객체와 변수들이 저장되는 위치가 달라지고, 성능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

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✅ 1. 힙(Heap)과 스택(Stack) 개념

메모리 영역	힙(Heap)	스택(Stack)
주요 역할	객체(Object) 저장	메서드 실행 및 지역 변수 저장
할당 방식	동적 할당 (런타임)	자동 할당 (메서드 호출 시)
수명	GC(Garbage Collection)에 의해 해제됨	메서드 실행이 끝나면 자동 해제
속도	상대적으로 느림	상대적으로 빠름
저장 대상	객체(클래스 인스턴스), 배열	기본형 변수, 참조 변수, 메서드 호출 정보
메모리 관리	JVM이 관리 (GC가 정리)	자동 관리 (메서드 종료 시 해제)

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✅ 2. 힙(Heap) 메모리

📌 힙 메모리란?

• Java에서 생성된 모든 객체(Object)와 배열(Array)가 저장되는 공간.
• new 키워드로 생성한 객체는 모두 힙 메모리에 저장됨.
• GC(Garbage Collector) 가 사용되지 않는 객체를 자동으로 제거하여 메모리를 회수함.

📝 힙 메모리 예제

class Person {
    String name;  // 힙 메모리에 저장됨
}

public class HeapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person();  // 힙 메모리에 객체 저장
        Person p2 = new Person();  // 또 다른 객체가 힙에 저장됨
    }
}

 

📌 메모리 동작 과정

1. Person p1 = new Person(); → 새로운 객체가 힙(Heap)에 생성됨.
2. Person p2 = new Person(); → 또 다른 객체가 힙에 저장됨.
3. p1, p2는 객체의 주소를 가리키는 참조 변수(Reference)이며, 스택(Stack) 메모리에 저장됨.
4. 사용되지 않는 객체는 GC(Garbage Collector)에 의해 자동으로 제거됨.

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✅ 3. 스택(Stack) 메모리

📌 스택 메모리란?

• 메서드 호출 시 생성되는 지역 변수, 매개변수, 참조 변수 등이 저장되는 공간.
• 메서드 실행이 끝나면 해당 메모리는 자동으로 해제됨.
• LIFO(Last In First Out) 구조로 동작함 → 가장 마지막에 호출된 메서드가 먼저 제거됨.

📝 스택 메모리 예제

public class StackExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;  // 기본형 변수 → 스택 저장
        int b = 20;  // 기본형 변수 → 스택 저장
        sum(a, b);   // sum() 메서드 호출 → 새로운 스택 프레임 생성
    }

    public static int sum(int x, int y) {
        int result = x + y;  // 지역 변수 result → 스택 저장
        return result;  // sum() 실행이 끝나면 result 변수가 사라짐
    }
}

 

📌 메모리 동작 과정

1. main() 실행 → 스택에 main() 프레임 생성.
2. a = 10, b = 20 → 스택에 저장됨.
3. sum(a, b) 호출 → 새로운 스택 프레임 생성.
4. sum() 실행 중 x, y, result 변수가 스택에 저장됨.
5. sum() 실행 종료 → sum()의 스택 프레임이 사라지고 메모리 해제.
6. main() 실행 종료 → 스택 메모리 해제.

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✅ 4. 힙과 스택의 차이점 정리

구분	힙(Heap) 메모리	스택(Stack) 메모리
저장되는 데이터	객체, 배열	기본형 변수, 참조 변수, 메서드 실행 정보
할당 방식	new 키워드로 생성 (런타임)	메서드 호출 시 자동 할당
수명	GC(Garbage Collector)가 관리	메서드 종료 시 자동 해제
속도	상대적으로 느림 (GC 개입)	빠름 (자동 해제)
메모리 크기	크기가 크고 확장 가능	제한적 (JVM 설정에 따라 다름)
예제	Person p = new Person();	int x = 10;

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✅ 5. 힙 & 스택 관련 주요 이슈

📌 (1) 메모리 누수 (Memory Leak)

• 힙 메모리에 남아 있는 객체가 GC에 의해 수거되지 못하는 경우 발생.
• 예제:
   
  🚨 해결 방법
  • list.clear(); 를 사용해 필요 없는 객체를 명확히 제거.
  • WeakReference 사용하여 GC가 수거할 수 있도록 유도.

class MemoryLeak {
    static List<int[]> list = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            list.add(new int[1000000]); // 계속해서 메모리 사용 → GC가 수거 불가능
        }
    }
}

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📌 (2) 스택 오버플로우 (Stack Overflow)

• 무한 재귀 호출로 인해 스택 메모리가 가득 차면 발생.
• 예제:
   
  🚨 해결 방법
  • 재귀 호출 시 반드시 탈출 조건(Base Case)을 설정.
  • 반복문(Loop)으로 대체하여 스택 사용 최소화.

public class StackOverflowExample {
    public static void recursiveMethod() {
        recursiveMethod(); // 무한 재귀 호출
    }

    public static void main(String[] args) {
        recursiveMethod();
    }
}

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🎯 결론

• 힙(Heap): 객체 저장 공간 (new 키워드로 생성), GC가 관리, 상대적으로 느림.
• 스택(Stack): 지역 변수 및 메서드 호출 정보 저장, 자동 할당 및 해제, 빠름.
• 힙 메모리 관리를 잘못하면 메모리 누수 발생!
• 스택 사용이 많으면 StackOverflowError 발생 가능!

📌 즉, 힙과 스택을 적절히 활용하여 메모리를 효율적으로 관리하는 것이 중요합니다! 🚀