JVM이란?

JVM이란 무엇인가?

JVM은 Java Virtual Machine의 약자로 자바 바이트 코드를 OS에 맞게 해석하여 실행하게 해주는 역할을 합니다. 즉 사용자의 OS에 종속적이지 않고 어떤 OS를 사용하든지 JVM이 설치되어 있다면 프로그램의 변경 없이 실행이 가능합니다.

JVM의 구성

JVM은 다음과 같이 구성됩니다.

1. 자바 인터프리터(interpreter)
   • 컴파일러에 의해 변경된 바이트코드를 읽고 해석하는 역할
2. 클래스 로더(class loader)
   • 동적으로 클래스를 로딩해주는 역할
3. JIT 컴파일러(Just-In-Time compiler)
   • 컴파일러에 의해 생성된 바이트 코드를 런타임에 기계어로 변환하는 역할
4. 가비지 컬렉터(garbage collector)
   • 사용하지 않는 메모리를 자동으로 회수하여 자원관리를 해주는 역할

컴파일이란?

사람이 읽을 수 있는 프로그래밍 언어를 컴퓨터가 이해할 수 있도록 기계어로 변환하는 과정으로 자바에서 소스파일(.java)를 클래스 파일(.class)로 변환하는 과정을 말한다.

컴파일과 실행 방법

많은 개발자들이 IDE를 사용하고있기에 직접 컴파일해볼 일이 드물지만 메모장으로 코드를 작성하고 실행해볼 수도 있으니 방법을 확인해봅시다. 우선 Hello 클래스를 작성합니다.

public class Hello { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, world!"); } }

이후 터미널이나 cmd에서 javac 명령어를 사용하여 컴파일합니다.

javac Hello.java

그러면 Hello.class 파일이 생성된 것을 확인할 수 있으며 'java' 명령어로 실행할 수 있습니다.

java Hello

바이트 코드란 무엇인가?

JVM이 실행하는 명령어의 형태로 변환된 자바 소스 코드이며 확장자는 .class 입니다. 명령어의 크기가 1Byte여서 바이트코드로 불리며 JVM에 의해 실행되기 때문에 OS에 종속적이지 않고 여러 환경에서 실행 가능합니다.

JIT 컴파일러란 무엇이며 어떻게 동작하는지

JIT 컴파일러는 Just-In-Time의 약자로 프로그램이 실행되는 시점에 기계어로 변환해 주는 컴파일러입니다. 실행 시점에 인터프리터 방식으로 기계어 코드를 생성하고 캐싱하여 동일한 코드가 또 있을 경우 다시 번역하지 않고 캐싱해둔 값을 사용하여 프로그램의 실행 속도를 향상했습니다.

JVM 구성 요소

사용하지 않는 메모리를 자동으로 회수하여 자원관리를 해주는 역할 

출처: 위키백과

Class Loader

런타임 시 클래스 파일을 Runtime Data Area로 로드하는 작업을 하는 모듈이다.

Runtime Data Area

JVM이 프로그램을 수행하기 위해 운영체제로부터 할당받은 메모리 공간으로 Method Area, Heap, JVM stack , PC Register, Native Method Stack으로 구분된다.

• Method Area: 클래스를 메모리에 올릴 때 초기화되는 대상을 저장하기 위한 영역
• Heap: new로 생성된 객체나 배열을 저장하는 영역
• JVM Stack: 각종 변수나 임시 데이터, 메소드 정보 등을 저장하는 영역
• PC Register: 스레드가 생성될때마다 생성되며 수행 중인 명령의 주소 값을 갖는 영역
• Native Method Stack: 네이티브 방식을 사용하는 코드(Java가 아닌 C언어)가 쌓이는 영역

Execution Engine

Runtime Data Area에 배치된 클래스를 실행하는 역할을 수행하며 JIT 방식을 사용한다. 또한 더 이상 사용하지 않는 객체를 해제해주는 Garbage Collector가 존재한다.

JDK와 JRE의 차이

JRE(Java Runtime Environment)는 자바 실행환경의 약자로 JVM이 프로그램을 동작시킬 때 필요한 라이브러리나 기타 파일들을 포함하고 있다.
JDK(Java Development Kit)는 자바 개발도구의 약자로 JRE와 개발을 위한 도구들을 포함하고 있다.

참고 문서

Java의 정석 - 남궁 성
http://www.tcpschool.com/java/intro