Java-1 : 자바와 절차적/구조적 프로그래밍

1. 자바 프로그램의 개발과 구동

(배포시 구조)

• JDK : JRE + Dev Tools(javac.exe, Debugger, ...)
  -> 개발자가 설치하여 사용
• JRE : JVM + rt.jar(Libraries, Class Loader, ...)
  -> 자바 프로그램 사용자가 설치하여 사용. host OS와 상호작용
• JVM :

1) .java(자바 소스코드) -> .class(바이트 코드)로 컴파일
2) JRE가 Byte code를 JVM에게 전달(클래스 로더)
3) JVM이 Byte code를 해석하여 프로그램 실행

*컴파일된 바이트 코드는 어떤 운영체제든 해당 운영체제에서 지원되는 JVM 위에서 실행 가능
-> 이식성이 좋다

2. 자바에 남아있는 절차적/구조적 프로그래밍의 유산

함수
절차적/구조적 프로그래밍은 함수(Function)를 사용에 중점을 둔다.
함수는 중복 코드를 한 곳에 모으고, 논리를 함수 단위로 구분하여 이해하기 쉬운 코드 작성에 도움이 된다.

자바에서는 함수대신 메서드(Method)가 있는데, 모든 메서드는 클래스(Class)에 속한다.
데이터(변수)와 동작(메서드)을 클래스로 묶어서 관리하는 객체지향의 특성을 이해해야 한다.

3. JVM 구조

Byte code(.class file)이 class loader에 의해 JVM의 method area에 로드되면 프로그램을 위한 메모리 공간이 할당된다. 메모리 공간은 다음과 같이 구분된다.

1) method area(static) : 모든 클래스들이 공유하는 각 class의 정보(클래스, 인터페이스, static 변수/메서드)
2) Heap(객체) : class의 object가 할당되는 공간
3) stack(메서드 스택 프레임) : 메서드가 호출되며 필요한 것들(매개변수, 지역변수, 리턴값, ret 주소 등)이 쌓이는 공간
4) PC registers : threads의 control block
5) Native Method Stack : Java외 언어로 작성된 코드 적재

4. main()메서드로 보는 JVM

자바 프로그램의 시작은 main() 메서드이다.
1) JRE가 main() 확인하면 JVM에게 byte code 전달
2) 전처리

• java.lang 패키지의 class들을 JVM static area에 로드
• byte code에 있는 모든 class, import 패키지들을 JVM static area에 로드
  3) JVM Stack 영역에 main 메서드의 스택 프레임 할당
• argument들을 (이후 프로그램 실행시 지역 변수들까지) stack에 쌓음
  4) main 메서드의 첫 line 실행
  5) 블록(중괄호 - 메서드/조건문/반복문)을 만나면 stack에 블록 프레임 할당
  6) 블록내의 리턴값(있다면) 저장공간, 지역변수를 메모리에 할당
  6) 닫는 중괄호를 만나면 블록 프레임 소멸
  7) main()의 닫는 중괄호를 만날 때 까지 5,6 반복,
  main 메서드 프레임이 소멸되면 JVM 중지, 자원 반납\

5. 변수

• 외부 블록의 변수가 내부 블록의 변수에는 접근 X, 그 반대는 가능
• 지역/클래스 변수/객체 멤버 변수
  • 지역 변수는 메소드나 블록 내에 정의된 변수. 중괄호를 벗어나면 소멸됨
  • 클래스 변수는 클래스의 인스턴스가 모두 공유하는 변수
    • 인스턴스들 끼리 공유하므로 멀티 스레딩에서는 mutual exclusion 발생 가능
      -> lock 또는 semaphore 필요
  • 객체 멤버 변수는 해당 객체 내에서 접근(외부에서 접근이 가능하지만 보통 private으로 선언)