JVM이란?
Write Once, Run Anywhere
JVM은 Java 가상머신으로서 Java 애플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어들여 Java API와 함께 실행시키는 역할을 한다. JVM의 두가지 중요한 특징이자 역할은 다음과 같다.
-
Java와 OS 사이에서 중재자 역할을 수행하며 CPU나 운영 체제의 종류와 무관하게 동일하게 동작할 것을 보장한다.
-
프로그램 메모리를 관리하고 최적화한다.
가상머신이란?
가상 머신(Virtual Machine, VM)은 물리적 하드웨어 시스템에 구축되어 자체 CPU, 메모리, 네트워크 인터페이스 및 스토리지를 갖추고 작동하는 가상 컴퓨터 시스템이다.
Java 프로그램 실행과정
-
프로그램이 실행되면 JVM은 OS로부터 이 프로그램이 필요로 하는 메모리를 할당받는다. (JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.)
-
자바 컴파일러(javac)가 자바 소스코드(.java)를 읽어들여 자바 바이트코드(.class)로 변환시킨다.
-
Class Loader를 통해 class파일들을 JVM으로 로딩한다.
-
로딩된 class파일들은 Execution engine을 통해 해석된다.
-
해석된 바이트코드는 Runtime Data Areas에 배치되어 실질적인 수행이 이루어지게 된다.
-
실행과정 속에서 JVM은 필요에 따라 Thread Synchronization과 GC같은 관리작업을 수행한다.
JVM 구조
1) 클래스 로더 시스템
바이트 코드를 읽어오며 메모리에 적절히 배치하는 역할
- 로딩
- .class 를 읽어옴
- 링크
- 코드 내부의 레퍼런스를 연결함
- 초기화
- 클래스에 있는 static 값들을 초기화 함
2) 메모리
(힙, 메소드)는 전체 공유자원으로 분류되고, (스택, PC, 네이티브 메소드 스택)은 쓰레드 단위의 자원으로 분류된다
- 메소드
- 클래스 수준의 정보를 저장
- 클래스 이름, 부모 클래스 이름, 메소드, 변수 등
- static 변수, 일반 변수 등
- 힙
- 객체(인스턴스) 수준의 정보를 저장
- 스택
- 인스턴스 및 지역 변수의 참조 주소 들을 저장.
- 쓰레드마다 런타임 스택을 만들고, 스택 프레임(메소드 call)을 쌓음
- 에러 났을 때, 에러 메시지보면, 런타임 스택에 메시지 쌓여있는걸 확인할 수 있음
- PC
- 쓰레드마다 가지고 있는 Program Counter
- 현재 실행할 부분을 가르키고 있다
- 네이티브 메소드 스택
- 네이티브(native) 메소드 호출할 때 사용하는 별도의 스택
- 네이티브 메소드는 java 가 아닌 c와 같은 언어(low-level) 로 구현된 메소드
3) 실행 엔진
- 인터프리터
- 바이트 코드를 한줄씩 읽어 네이티브 코드로 변환
- JIT (Just In Time) 컴파일러
- 바이트 코드에서 반복되는 코드 부분은 JIT 컴파일러가 미리 네이티브 코드로 변환 시켜놓음
- 반복되는 코드가 읽힐 순서가 왔을 때, 인터프리터로 읽지 않고 바로 네이티브 코드를 바로 사용
- 인터프리터 읽을 때의 속도 효율성을 JIT 컴파일러가 보완하는 형태
- GC (Garbage Collector)
- 더 이상 참조되지 않는 객체를 모아서 메모리 정리
- 경우에 따라 성능 효율을 위해 커스터마이징을 해야함
참고
