[자바] | 자바 컴파일과정

자바(Java)와 JVM(Java Virtual Machine)

자바는 OS에 독립적인 특징을 가지고있다. 이런 특징을 갖는것은 JVM 때문인데 JVM의 어떠한 기능이 자바를 OS에 독립적으로 만드는지 자바 컴파일 과정을 통해 알 수 있다.

자바 컴파일 순서

1. 자바코드 작성(.java)

2. 자바 파일을 build하면 자바 컴파일러가 자바소스를 컴파일한다.

   • 이때 자바 바이트 코드 파일(.class)이 생성된다.
   • 자바 바이트 코드 파일은 컴퓨터가 읽을 수 없지만 JVM은 이해할 수 있다.
   • 바이트 코드의 각 명령어는 1바이트 크기의 Opcode와 추가 피연산자로 구성되어 있다.

3. 컴파일된 바이트 코드(.class)를 JVM의 클래스 로더(Class Loader)에게 전달한다.

4. 클래스로더는 동적 로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역(Runtime Data Area), 즉 JVM의 메모리에 올린다.

   • 클래스 로더 동작 방식
     • 로드 : 클래스를 가져와서 JVM의 메모리에 로드한다.
     • 검증 : 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사한다.
     • 준비 : 클래스가 필요로하는 메모리를 할당한다.(필드, 메서드 등)
     • 분석 : 클래스 상수풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경한다.
     • 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화한다.(static 필드)

5. 실행 엔진(Execution Engine)은 JVM메모리에 올라온 바이트 코드들을명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행시킨다. 이때 엔진은 두가지 방식으로 변경한다.

   • 인터프리터 : 바이트 코드 명령어를 한줄씩 읽어 해석하고 실행한다. 하나하나의 실행 속도는 빠르나 전체적인 속도는 느리다.

   • JIT 컴파일러(Just-In-Time) : 인터프리터의 단점을 보완하기위해 도입된 방식으로 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경하고 이후에는 해당 메서드를 더이상 인터프리팅 하지 않고, 바이너리 코드로 직접 실행하는 방식이다. 하나씩 인터프리팅하여 실행하는 것이 아니라 바이트 코드 전체가 컴파일된 바이너리 코드를 실행하는 것이기 때문에 전체적인 실행속도는 인터프리팅 방식보다 빠르다.

Symbolic Reference

참고하는 클래스의 특정 메모리 주소를 참조관계로 구성한 것이 아니라 참조하는 대상의 이름만으로 참조하여 참조관계를 구성한 것.

Direct Reference

참조하는 클래스의 특정 메모리 주소를 참조하여 참조관계를 구성한 것.

[Reference]
Tech Interview
흔한 컴공출신 개발자