[Java] 컴파일 과정

자바는 JVM을 이용하여 운영체제로부터 독립적이라는 특징을 가지고 있다. 그럼 JVM의 어떤 기능 때문에 이러한 특징을 갖고 실행시킬 수 있는지 자바 컴파일 과정을 살펴보자.

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자바 컴파일 과정

1. 개발자가 자바 소스코드(.java)를 작성한다.

2. 자바 컴파일러가 자바 소스코드 파일을 읽어 바이트코드(.class)로 컴파일한다.

   • 바이트코드 파일은 아직 컴퓨터가 읽을 수 없는, JVM이 읽을 수 있는 코드이다(java -> class)

3. 컴파일된 바이트코드를 JVM의 클래스 로더(Class Loader)에게 전달한다.

4. 클래스 로더는 동적 로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역, 즉 JVM의 메모리에 올린다.

   • 클래스 로더의 세부 동작

     1. 로딩(Loading): 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리에 로드한다.
     2. 링킹(Linking): 구성 요소를 검증하고 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당한다(필드, 메서드, 인터페이스 등).
     3. 초기화(Initialization): 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화한다.

   • 런타임 데이터 영역
     : JVM이 운영체제 위에서 실행되면서 할당받는 메모리 영역으로, PC 레지스터, JVM 스택, 네이티브 메서드 스택(Native Method Stack)은 스레드마다 하나씩 생성되고 힙(Heap), 메서드 영역(Method Area)은 모든 스레드가 공유해서 사용하게 된다.

5. 실행 엔진(Execution Engine)은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행한다. 이 때, 실행 엔진은 두 가지 방식으로 변경한다.

   1. 인터프리터(Interpreter): 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행한다. 하나하나의 실행은 빠르나, 전체적인 실행 속도는 느리다는 단점을 가지고 있다.

   2. JIT 컴파일러(Just-In-Time Compiler): 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 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 컴파일 된 바이너리 코드를 실행하는 것이기 때문에 전체적인 실행 속도는 인터프리팅 방식보다 빠르다.

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자바 파일이 컴파일 되는 과정을 알아봤다. 다음엔 JVM의 내부 구조를 더 자세히 알아보자.