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Python 메모리 관리: 참조 카운트, GC, 메모리 누수 방지

파이썬으로 코딩하다 보면, 가끔 메모리 관리 때문에 골치 아픈 적 있으시죠? 저도 처음엔 몰랐는데, 파이썬이 알아서 메모리 관리를 해준다고 해서 마냥 믿었다가 낭패를 본 적이 한두 번이 아니에요. 그래서 파이썬의 메모리 관리 원리를 제대로 파악해보려고 이것저것 찾아보고 실험도 해봤습니다. 오늘은 제가 깨달은 내용을 여러분과 나눠볼까 합니다. 파이썬은 참조 카운트라는 방식을 주로 써요. 쉽게 말해서, 어떤 데이터를 사용하는 변수가 몇 개인지 계속 세고 있다는 거죠. 쓰는 변수가 없어지면, 그 데이터를 차지하고 있던 메모리도 자동으로 해제됩니다. 마치 도서관 책처럼, 아무도 빌리지 않으면 다시 서가에 정리되는 것과 비슷하다고 생각하면 쉬워요. 근데 문제는 '순환 참조'라는 함정이 있다는 거죠. A라는 데이터가 B를 참조하고, B가 다시 A를 참조하는 경우를 말해요. 이럴 때는 둘 다 참조 카운트가 0이 안 되니까 메모리가 계속 잡혀있게 되죠. 마치 서로 빌리고 빌려서 책을 제대로 반납하지 못하는 상황과 같다고 할까요? 이런 문제를 해결하기 위해 파이썬은 가비지 컬렉터(GC)라는 청소부를 두고 있어요. GC는 주기적으로 메모리를 돌아다니며 이런 순환 참조를 찾아서 메모리를 비워줍니다. 마치 도서관 사서가 책을 정리하는 것과 같다고 할 수 있겠죠. 실제 코드를 보면 더 이해가 쉬울 거예요. 예를 들어, Node라는 클래스를 만들어서 서로 연결하는 코드를 짜봤는데, 순환 참조가 발생하면 objgraph 라이브러리를 이용해서 시각적으로 확인해 볼 수 있었어요. (이 라이브러리는 pip install objgraph 로 설치하면 됩니다). 그런데, weakref 라는 강력한 도구를 사용하면 이 순환 참조 문제를 해결할 수 있더라고요! weakref 는 객체를 참조하면서도 참조 카운트에는 영향을 주지 않아요. 정말 신기하죠? 마치 책을 잠깐 훑어보고 다시 제자리에 두는 것과 같은 느낌이랄...