[Java(자바)] JVM(Java Virtual Machine)

JVM(Java Virtual Machine)

• OS에 종속받지 않고 CPU 가 Java를 인식, 실행할 수 있게 하는 가상 컴퓨터
• JVM이 인식할 수 있는 bytecode로 컴파일하는 과정 필요
  • 원시코드(*.java) -> Java bytecode(*.class) -> JVM -> 기계어(Binary Code)

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구성

• 클래스 로더(Class Loader)
• 실행 엔진(Execution Engine)
  • 인터프리터(Interpreter)
  • JIT 컴파일러(Just-in-Time)
  • 가비지 콜렉터(Garbage collector)
• 런타임 데이터 영역 (Runtime Data Area)

클래스 로더(Class Loader)

• JVM 내로 클래스 파일(*.class)을 로드하고, 링크를 통해 배치하는 작업을 수행하는 모듈
• 런타임시 동적으로 클래스를 로드하고 jar 파일 내 저장된 클래스들을 JVM 위에 탑재
• 클래스를 처음으로 참조할 때, 해당 클래스를 로드하고 링크하는 역할
• 세 가지로 구분
  • 부트스트랩 클래스 로더, 플랫폼 클래스 로더, 시스템 클래스 로더
• 계층 구조를 가지고 있음
  • 시스템 클래스 로더는 플랫폼 클래스 로더를 부모로 가지고
    플랫폼 클래스 로더는 부트스트랩 클래스 로더를 부모로 가짐

실행 엔진( Execution Engine )

• 클래스를 실행시키는 역할
• 클래스 로더가 JVM내의 런타임 데이터 영역에 바이트 코드를 배치시키고, 이것은 실행 엔진에 의해 실행
• 바이트 코드를 실제로 JVM 내부에서 기계가 실행할 수 있는 형태로 변경

인터프리터( Interpreter )

• 바이트코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행
• 단점: 바이트코드 하나하나의 해석은 빠른 대신 인터프리팅 결과의 실행은 느림

JIT(Just-In-Time) 컴파일러

• 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입
• 인터프리터 방식으로 실행하다가 적절한 시점에 바이트코드 전체를 컴파일하여 네이티브 코드로 변경하고, 이후에는 해당 메서드를 더 이상 인터프리팅하지 않고 네이티브 코드로 직접 실행하는 방식
• 장점: 인터프리터 방식보다 빠르고, 네이티브 코드는 캐시에 보관하기 때문에 한 번 컴파일된 코드는 계속 빠르게 수행가능

가비지 콜렉터(Garbage collector)

• 더이상 사용되지 않는 인스턴스를 찾아 메모리에서 삭제

런타임 데이터 영역 (Runtime Data Area)

• 프로그램을 수행하기 위해 OS에서 할당받은 메모리 공간

PC Register

• Thread가 시작될 때 생성되며 생성될 때마다 생성되는 공간으로, 스레드마다 하나씩 존재
• Thread가 어떤 부분을 어떤 명령으로 실행해야할 지에 대한 기록을 하는 부분으로 현재 수행 중인 JVM 명령의 주소를 가짐

Stack

• 프로그램 실행과정에서 임시로 할당되었다가 메소드를 빠져나가면 바로 소멸되는 특성의 데이터를 저장하기 위한 영역

Native Method Stack

• 자바 프로그램이 컴파일되어 생성되는 바이트 코드가 아닌 실제 실행할 수 있는 기계어로 작성된 프로그램을 실행시키는 영역

Method Area (= Class Area = Static area)

• 클래스 정보를 처음 메모리 공간에 올릴 때 초기화되는 대상을 저장하기 위한 메모리 공간

Heap

• 객체를 저장하는 가상메모리 공간. new 연산자로 생성되는 객체와 배열을 저장