자바는 OS에 독립적인 특징을 가지고 있다. 그 이유는 JVM(Java Virtual Machine) 덕분이다. 그렇다면 JVM의 어떠한 기능이 작동하여 OS에 독립적으로 실행시킬 수 있는지 자바 컴파일 과정을 통해 알아가보자.
Java 컴파일 순서
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개발자가 자바 소스코트(.java)를 작성한다.
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자바 컴파일러가 자바 소스파일을 컴파일한다. 이때 나오는 파일은 자바 바이트코드(.class) 파일로 아직 컴퓨터가 읽을 수 없는 자바 가상 머신이 이해할 수 있는 코드이다. 바이트 코드의 각 명령어는 1바이트 크기의 Opcode와 추가 피연산자로 이루어져 있다.
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컴파일된 바이트 코드를 JVM의 클래스 로더(Class Loader)에게 전달하낟.
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클래스 로더는 동적로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역, 즉 JVM의 메모리에올린다.
클래스 로더 세부 동작
(1) 로드 : 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리에 로드합니다.
(2) 검증 : 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사합니다.
(3) 준비 : 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당합니다. (필드, 메서드, 인터페이스 등등)
(4) 분석 : 클래스의 상수 풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경합니다.
(5) 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화합니다. (static 필드)
- 실행엔진(Execution Engine)은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행한다. 이때, 실행 엔진은 두가지 방식으로 변경한다.
(1) 인터프리터: 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행한다. 하나하나의 실행은 빠르나, 전체적인 실행 속도가 느리다는 단점을 가진다.
(2) JIT 컴파일러(Just-In-Time Compiler): 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입된 방식으로 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경하고 이후에는 해당 메서드를 더 이상 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.
