데이터를 위한 Back_End 공부하기 : Java의 JVM(Java Virtual Machine)
데이터를 위한 Back_End 공부하기 : Java의 JVM(Java Virtual Machine)
▽ 데이터를 위한 Back_End 공부하기 : Java의 JVM(Java Virtual Machine)
목 차
1. JVM의 정의 및 역할
2. JVM의 구성 요소
3. JVM의 특징
4. JVM의 동작 과정.
1. JVM의 정의 및 역할.
JVM은 Java Virtual Machine의 약자로,
-
자바 바이트코드를 실행할 수 있는 가상 머신입니다.
-
이는 자바 애플리케이션과 운영 체제 사이에서 중개자 역할을 하며,
자바 코드를 컴파일하여 생성된 바이트코드를 해석하고 실행합니다. -
JVM의 주요 역할은 플랫폼 독립성을 제공하여, 자바 프로그램이 다양한 운영 체제와 하드웨어에서 동일하게 실행될 수 있도록 지원하는 것입니다
2. JVM의 구성 요소.
- JVM은 여러 가지 구성 요소로 이루어져 있으며, 각 요소는 특정한 역할을 수행합니다.
클래스 로더 시스템(Class Loader System):
-
정의:
클래스 파일을 로드하고, 런타임 데이터 영역에 배치합니다. -
역할:
동적으로 클래스를 로드하며, 보안을 위한 검증도 수행합니다. -
종류:
부트스트랩 클래스 로더, 확장 클래스 로더, 시스템 클래스 로더, 사용자 정의 클래스 로더 등이 있습니다.
런타임 데이터 영역(Run-time Data Area):
-
메소드 영역(Method Area):
클래스의 메소드와 변수 정보를 저장합니다. -
힙 영역(Heap Area):
객체를 저장하는 영역으로, 가비지 컬렉터에 의해 관리됩니다. -
스택 영역(Stack Area):
쓰레드가 실행 중인 메소드의 호출 정보를 저장합니다. -
PC 레지스터 영역(PC Register):
현재 실행 중인 명령어의 주소를 저장합니다. -
네이티브 메소드 스택(Native Method Stack):
네이티브 메소드의 호출 정보를 저장합니다.
실행 엔진(Execution Engine):
-
인터프리터(Interpreter):
바이트코드를 한 줄씩 실행합니다. -
JIT(Just-In-Time) 컴파일러:
자주 실행되는 코드를 기계어로 컴파일하여 성능을 향상시킵니다. -
AOT(Ahead-Of-Time) 컴파일러:
런타임 전에 코드를 기계어로 컴파일합니다. -
GraalVM:
IT 컴파일러의 한 종류로, 더 빠른 성능과 낮은 메모리 사용을 제공합니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector):
-
정의:
힙 영역에 할당된 객체 중 사용되지 않는 것을 자동으로 제거하여 메모리를 관리합니다. -
종류:
세대별 가비지 컬렉션, 마크 앤 스위프, 병렬 가비지 컬렉션 등이 있습니다
3. JVM의 특징.
플랫폼 독립성:
- JVM 덕분에 자바 프로그램은 운영 체제나 하드웨어에 구애받지 않고 실행될 수 있습니다.
메모리 관리:
- 가비지 컬렉션을 통해 자동으로 메모리를 관리합니다.
스택 기반 가상 머신:
- 효율적인 메모리 관리를 위해 스택 기반으로 설계되었습니다.
다중 쓰레드 지원:
- 여러 쓰레드를 동시에 실행할 수 있어 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다
4. JVM의 동작 과정.
1. 컴파일:
- 자바 소스 코드를 컴파일러(javac)를 통해 바이트 코드(.class)로 변환합니다.
2. 클래스 로딩:
-
클래스 로더가 바이트 코드를 읽어 메모리에 로드합니다. 이 과정은 로딩, 링크, 초기화로 나뉩니다.
-
로딩 (Loading): 클래스 파일을 읽고 메소드 영역에 저장합니다.
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링크 (Linking): Verify, Prepare, Resolve 단계로 나뉩니다.
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초기화 (Initialization): static 변수를 초기화합니다.
-
3. 바이트 코드 해석 및 실행:
- 실행 엔진이 바이트 코드를 해석하고 실행합니다. 이는 인터프리터나 JIT 컴파일러를 통해 수행됩니다.
4. 가비지 컬렉션:
- 사용되지 않는 객체를 메모리에서 제거하여 메모리를 관리합니다.
5. 예외 처리 및 프로그램 종료:
- 프로그램이 종료되면 JVM도 종료됩니다
