JVM 내부 구조와 메모리 구조
1. 자바로 개발된 프로그램을 실행하면 JVM은 OS로부터 메모리를 할당한다
2. 자바 컴파일러(javc)가 자바 소스코드(.java)를 자바 바이트코드(.class)로 컴파일 한다
3. Class Loader를 통해 JVM Runtime Data Area로 로딩한다.
4. Runtime Data Area에 로딩된 .class 들은 Execution Engine(ex. interpreter, JIT)을 통해 해석한다
5. 해석된 바이트 코드는 Runtime Data Area의 각 영역에 배치되어 수행하며 이 과정에서 Execution Engine에 의해 GC의 작동과 스레드 동기화가 이루어진다.
JVM의 구조
클래스 로더 (Class Loader)
자바는 동적으로 클래스를 읽어오므로, 프로그램이 실행 중인 런타임에서야 모든 코드가 자바 가상 머신과 연결된다. 이렇게 동적으로 클래스를 로딩해주는 역할을 하는 것이 바로 Class loader 이다. 자바에서 소스를 작성하면 .java파일이 생성되고 .java소스를 컴파일러가 컴파일하면 .class파일이 생성되며 class loader가 .class파일을 묶어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area로 적재한다.
실행 엔진 (Execution Engine)
클래스 로더에 의해 JVM으로 로드된 .class 파일(바이트코드)들은 Runtime Data Areas의 Method Area에 배치되며, 배치된 이후 JVM은 Method Area의 바이트 코드를 Execution Engine에 제공하여 바이트 코드를 실행한다. 이때, 로드된 바이트 코드를 실행하는 런타임 모듈이 실행 엔진(Execution Engine)이다. 실행엔진은 바이트 코드를 명령어 단위로 읽어서 실행한다.
런타임 데이터 영역 (Runtime Data Area)
런타임 데이터(Runtime Data Area)영역은 JVM의 메모리 영역으로 자바 애플리케이션을 실행할 때 사용되는 데이터들을 적재하는 영역이다.
모든 스레드가 공유해서 사용 (GC의 대상)
- Heap Area
- Method Area(data area)
Thread마다 하나씩 생성
- Stack Area
- Pc Register
- Native Method Stack
메서드 영역 (Method Area)
클래스 멤버 변수의 이름, 데이터 타입, 접근 제어자 정보와 같은 각종 필드 정보들과 메서드 정보, 데이터 Type 정보, Constant Pool, static 변수, final class 등이 생성되는 영역 이다.
힙 영역 (Heap Area)
- new 키워드로 생성된 객체와 배열이 생성되는 영역이다.
- 주기적으로 GC가 제거하는 역역이다
스택 영역 (Stack Area)
지역변수, 파라미터, 리턴 값, 연산에 사용되는 임시 값 등이 생성되는 영역이다.
PC 레지스터 (PC Register)
Thread가 생성될 때마다 생성되는 영역으로 프로그램 카운터, 즉 현재 스레드가 실행되는 부분의 주소와 명령을 저장하고 있는 영역이다.
네이티브 메서드 스택(Native Method Stack)
- 자바 이외의 언어(C, C++, 어셈블리 등)로 작성된 네이티브 코드를 실행할 때 사용되는 메모리 영역으로 일반적인 C 스택을 사용한다.
- 보통 C/C++ 등의 코드를 수행하기 위한 스택을 말하며 자바 컴파일러에 의해 변환된 자바 바이트 코드를 읽고 해석하는 것이 자바 Interpreter이다.
