[자바 스터디] 1주차 과제 JVM은 무엇이며 자바 코드는 어떻게 실행하는 것인가.

yunu·2022년 4월 8일

자바 소스 파일(.java)을 JVM으로 실행하는 과정 이해하기.

JVM이란 무엇인가

컴파일 하는 방법

실행하는 방법

바이트코드란 무엇인가

JIT 컴파일러란 무엇이며 어떻게 동작하는지

JVM 구성 요소

JDK와 JRE의 차이

JVM(Java Viertual machine) 주요 특징

스택 기반의 가상 머신

플랫폼의 독립성

전통적인 언어는 플랫폼에 따라 기본 자료형의 크기가 변한다. 하지만 JVM은 기본 자료형을 명확하게 정의하여 호환성을 유지하고 플랫폼 독립성을 보장
WORA(Write once Run Anywhere) "한 번 작성해, 어디에서나 실행한다"
JVM은 자바 바이트 코드를 운영체제에 맞게 해석해 주고 실행 → 초기에는 해석하는 과정을 거치기 때문에 네이티브 언어(c,c++..)에 비해 속도가 느렸지만 JIT(Just In Time)컴파일러를 구현해 이점 극복

심볼릭 레퍼런스

기본 자료형(primitive data type)을 제외한 모든 타입(클래스와 인터페이스)을 명시적인 메모리 주소 기반의 레퍼런스가 아니라 심볼릭 레퍼런스를 통해 참조
~~c, c++의 call by address가 아닌 call by reference로 참조를 통해 모든 타입을 가리키는 것을 의미하는 것 같음~~

가비지 컬렉션

콘솔창을 이용해 컴파일

// HelloJava.java
public class HelloJava {
    public static void main(String[] str) {
        System.out.println("Hello Java!");
    }
}

.java 파일이 있는 위치로 이동

> javac HelloJava.java

Java IDE(통합개발 환경)을 이용해서 컴파일

콘솔창을 이용해 컴파일

.class 파일이 있는 위치로 이동

> java HelloJava
Hello Java!

Java IDE(통합개발 환경)을 이용해서 실행

Just-In-Time 컴파일러
프로그램이 실행 중인 런타임에 실제 기계어로 변환해 주는 컴파일러 -> 자바 컴파일러가 생성한 자바 바이트 코드를 런타임에 바로 기계어로 변환
동적 번역(Dynamic Translation)이라도도 불리며 이 기법은 프로그램의 실행 속도를 향상시킨기 위해 개발
인터프리트 방식과 컴파일 방식을 혼합한 방식
변환 작업은 인터프리터에 인해서 지속적으로 수행되지만 필요한 코드의 정보는 캐시에 담아두었다가 재사용 -> 같은 코드를 매번 해석하지 않고 실행할 때 컴파일하면서 코드를 캐싱, 사전에 정의된 임계치에서 시작하여 호출될 때마다 감소시키는 방식으로 자주 사용되는 메서드를 찾음
인터프리트(Interpreter) 방식 : 프로그램을 실행할 때마다 컴퓨터가 알아들을 수 있는 언어로 변환하는 방식, 성능이 느림
컴파일(Compile) 방식 : 실행하기 전에 컴퓨터가 알아들을 수 있는 언어로 변환하는 작업을 미리 실행하는 방식

JVM은 Class Loader, Execution Engine, Garbage Collector, Runtime Data Area 크게 4가지로 구성

Class Loader
- 자바 컴파일러에 의해 생성된 클래스 파일(바이트 코드)들을 엮어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area로 적재하는 역할
Execution Engine
- Class Loader에 의해 메모리에 적재된 클래스들을 기계어로 변경해 명령어 단위로 실행하는 역할
- 명령어를 하나하나 실행하는 인터프리터 방식이 있고 JIT 컴파일러를 이용하는 방식이 있음
Garbage Collector
- GC는 Heap 메모리 영역에 생성(적재)된 객체들 중에 참조되지 않는 객체들을 탐색 후 제거하는 역할
- GC가 역할을 하는 시간을 정확히 언제인지 알 수 없음(참조가 없어지자마다 해제되는 것을 보장하지 않음)
- Full GC가 일어나서 수 초간 모든 쓰레드가 정지한다면 장애로 이어지는 치명적인 문제가 생길 수 있음
Runtime Data Area
- JVM의 메모리 영역으로 자바 애플리케이션을 실행할 때 사용되는 데이터들을 적재하는 영역
- 아래 그림과 같이 나눌 수 있음

JDK(Java Development Kit) : 자바 통합 개발 환경 = JRE + 개발 도구(javac, java compiler...)
JRE(Java Runtime Environment) : 자바 실행 환경 = JVM + 라이브러리 클래스 + 클래스 로더