JVM에 대해 배우기 전 JAVA의 특징 알고가기

• JAVA의 특징
  • 객체지향적 프로그래밍 언어
  • 플랫폼 독립성, 멀티쓰레드, 자동 메모리 관리 등 다양한 특징 가지고 있음
  • JAVA의 장점
    • JVM 위에서 동작하기 때문에 운영체제에 독립적
    • GabageCollector를 통한 자동적인 메모리 관리가 가능
  • JAVA의 단점
    • JVM 위에서 동작하기 때문에 실행 속도가 상대적으로 느림
    • 다중 상속이나 타입에 엄격하며, 제약이 많음

📖 JVM

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특징

• JAVA Virtual Machine(자바 가상 머신)의 약자
  • 가상머신 : 가상 머신(Virtual Machine, VM)은 물리적 하드웨어 시스템에 구축되어 자체 CPU, 메모리, 네트워크 인터페이스 및 스토리지를 갖추고 작동하는 가상 컴퓨터 시스템
• Java Byte Code를 CPU나 OS의 종류에 맞게 해석해주는 역할
• 가비지 컬렉션을 통해 자동적인 메모리 관리 가능
• 스택 기반으로 동작

💬 JVM 내부 구조

1. 클래스 로더 (Class Loader)

• 자바는 동적으로 클래스를 읽어오므로, 프로그램이 실행 중인 런타임에서야 모든 코드가 자바 가상 머신과 연결
• 동적으로 클래스를 로딩해주는 역할을 하는 것이 바로 클래스 로더(class loader)
• 클래스 로더는 .class 파일을 묶어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area로 적재

2. 실행 엔진 (Execution Engine)

• JVM으로 로드된 .class 파일(바이트코드)들은 Runtime Data Areas의 Method Area에 배치
• 배치된 이후 JVM은 Method Area의 바이트 코드를 실행 엔진(Execution Engine)에 제공하여, 정의된 내용대로 바이트 코드를 실행
• 이때, 로드된 바이트코드를 실행하는 런타임 모듈이 실행 엔진(Execution Engine)
• 실행 엔진은 바이트코드를 명령어 단위로 읽어서 실행

3. 가비지 컬렉터 (Garbage Collector)

• 자바 가상 머신은 가비지 컬렉터(garbage collector)를 이용하여 사용하지 않는 메모리를 자동으로 회수
• Heap 메모리 영역에 생성(적재)된 객체들 중에 참조되지 않은 객체들을 탐색 후 제거하는 역할
• GC역할을 수행하는 스레드를 제외한 나머지 모든 스레드들은 일시정지상태

4. 런타임 데이터 영역 (Runtime Data Area)

👉 JVM 메모리 영역 설명 링크

💬 자바 프로그램 실행 과정

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1. 개발자가 자바 소스코드(.java)를 작성
2. 컴파일러에 의해 소스파일를 .class 파일(바이트 코드) 생성

자바 바이트 코드

• JVM이 이해 가능한 언어로 변환된 자바 소스 코드

3. .class 파일은 Class Loader에 의해 JVM내로 로드
4. 실행엔진을 이용해 바이트 코드를 바이너리 코드로 변환
5. 런타임 데이터 영역에 의해 JVM 메모리에 올라감
6. 실행엔진은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드를 하나씩 가져와 실행해서 기계어로 변환 (Java 컴파일러 사용)

📖 GC

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특징

• Garbage Collection의 약자
• 사용하지 않는 객체는 메모리에서 삭제하는 작업
• 자바 언어의 큰 장점
• JVM에서 실행
• JVM의 메모리 중 힙 메모리만 다룸

GC의 대상

• 객체가 NULL인 경우 (ex. String str = null)
• 블럭 실행 종료 후, 블럭 안에서 생성된 객체
• 부모 객체가 NULL인 경우, 포함하는 자식 객체

💬 GC의 메모리 해제 과정

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• GC의 작업을 수행하기 위해 JVM이 어플리케이션의 실행을 잠시 멈춤
• GC를 실행하는 쓰레드를 제외한 모든 쓰레드들의 작업을 중단(Stop The World 과정) 
• 사용하지 않는 메모리를 제거(Mark and Sweep 과정)하고 작업이 재개