메모리 관리 최적화
메모리 관리 최적화는 단순한 성능 향상 기술이 아니라, 게임의 안정성과 사용자 경험을 결정짓는 핵심이다. 대부분의 엔진은 실행 중에 대량의 데이터를 동적으로 생성하고 해제한다. 예를 들어, 캐릭터가 등장할 때마다 애니메이션, 물리, AI, 사운드 등 여러 하위 시스템이 동시에 메모리를 요청한다. 이 과정에서 동적 할당이 잦으면 메모리 단편화(fragmentation)가 발생해 실제 사용 가능한 공간이 줄어든다. 이를 방지하기 위해 엔진은 ‘풀 할당(Pool Allocation)’과 ‘고정 크기 블록 할당(Fixed Block Allocation)’을 병행한다. 풀 할당은 동일한 크기의 객체를 미리 확보해두고, 필요할 때 빠르게 재사용하는 방식이다. 이를 통해 할당/해제의 오버헤드를 제거하고, 캐시 일관성(cache locality)을 유지할 수 있다. 또한, 플랫폼별 메모리 제약을 고려하는 것도 중요하다. PC와 콘솔은 비교적 여유로운 메모리를 제공하지만, 모바일은 GPU와 공유 메모리를 사용하기 때문에, 버퍼 크기와 텍스처 압축률을 세밀히 관리해야 한다. 최적화의 본질은 “필요한 순간에 필요한 만큼만 사용하고, 즉시 반환하는 것”이다. 이를 위해서는 각 모듈의 메모리 사용 패턴을 기록하고, 누적 데이터를 기반으로 재할당 빈도를 최소화해야 한다.
가비지 컬렉션 튜닝
가비지 컬렉션(Garbage Collection, GC)은 사용하지 않는 객체를 자동으로 해제하는 시스템이다. 편리하지만, 실시간 게임에서는 GC로 인한 일시 정지가 문제로 작용한다. 대부분의 엔진은 프레임 단위로 일정 시간을 GC에 할당하거나, 백그라운드 스레드에서 점진적으로 수집하는 방식을 사용한다. 그러나 수집 주기가 길면 메모리가 불어나고, 짧으면 프레임 지연이 발생한다. 튜닝의 핵심은 ‘균형’이다. 대표적인 접근 방식은 **Incremental GC**와 **Generational GC**다. Incremental GC는 메모리 해제를 한 번에 하지 않고 여러 프레임에 나누어 처리해 지연을 줄이고, Generational GC는 객체의 생존 기간에 따라 세대별로 관리한다. 예를 들어, 즉시 해제되는 단기 객체는 젊은 세대(Young Generation)에, 장기간 유지되는 리소스는 노년 세대(Old Generation)에 배치된다. 이렇게 하면 수집 범위를 줄이고 효율성을 높일 수 있다. 또한, 개발자가 직접 ‘GC 트리거’를 제어하는 것도 유용하다. 특정 이벤트나 로딩 구간 전에 명시적으로 GC를 실행하면, 플레이 중 발생하는 예기치 못한 프레임 드랍을 피할 수 있다. 메모리 사용량의 변동을 시각화하면, 어느 시점에 GC가 작동하는지 확인 가능하며, 수집 간격을 조정해 이상적인 주기를 찾을 수 있다. 결국 GC 튜닝은 단순히 수집 빈도를 바꾸는 것이 아니라, 프로그램의 메모리 생애 주기를 설계하는 과정이다.
객체 풀링 설계
객체 풀링(Object Pooling)은 메모리 재활용의 대표적인 전략이다. 게임에서는 탄환, 파편, 이펙트, NPC 등 짧은 생명주기를 가진 객체가 반복적으로 생성된다. 이를 매번 동적 할당하면 성능이 급격히 떨어진다. 객체 풀링은 이러한 문제를 해결하기 위해 일정 수의 객체를 미리 생성해두고, 필요할 때 꺼내 쓰는 방식이다. 이 방식의 장점은 즉각적인 메모리 접근과 예측 가능한 성능이다. 할당과 해제 비용이 일정하게 유지되므로, 프레임 타임이 안정적이다. 하지만 풀의 크기를 과도하게 설정하면 메모리를 낭비할 수 있고, 너무 작으면 재사용 지연이 발생한다. 따라서 풀 크기는 실시간 프로파일링을 통해 결정해야 한다. 예를 들어, FPS 게임에서는 최대 동시 발사 수, 파편 수, NPC 수를 측정해 여유분을 포함한 풀 크기를 설정한다. 객체 풀은 단순히 재사용하는 저장소가 아니라, ‘상태 초기화 루틴’과 ‘풀 관리자(Manager)’가 함께 동작하는 체계다. 객체를 반납할 때 상태를 초기화하지 않으면 예기치 않은 버그가 발생할 수 있으므로, 모든 객체는 일관된 리셋(Reset) 메서드를 포함해야 한다. 결국 메모리 최적화는 GC와 객체 풀을 함께 설계할 때 완성된다. GC는 전체 관리, 객체 풀은 단기 재활용을 담당하며, 두 체계가 균형을 이루면 시스템은 높은 성능과 안정성을 동시에 확보한다.