[Java] JVM이란 무엇인가 & Java 컴파일 & JVM 내부 구조

📌JVM이란 무엇인가?

기존의 프로그래밍 언어에서는 크로스 컴파일을 통해 컴파일러가 실행되는 플랫폼이 아닌 다른 플랫폼에서 실행 가능한 코드를 생성할 수 있어야 했다. 예로 윈도우에서 컴파일 한 실행파일을 리눅스에서 실행하면 실행이 되지 않고 크로스 컴파일을 해주어야 했다.

 

Java는 JVM으로 위의 문제를 해결했다.

JVM은 Java Virtual Machine을 줄인 것으로 직역하면 '자바를 실행하기 위한 가상 머신 기계(컴퓨터)'이다. JVM을 통해서 Java 언어로 작성한 프로그램은 OS에 종속되지 않고 실행이 가능해졌다.

 

 

 

📌Java 컴파일 순서

Java 컴파일 과정

1. 자바 소스코드(.java) 작성
2. 자바 컴파일러(javac.exe)가 자바 소스코드(.java)를 바이트 코드(.class)로 컴파일
3. 바이트 코드(.class)를 JVM의 클래스 로더(Class Loader)에게 전달
4. 클래스 로더(Class Loader)는 동적로딩을 통해 JVM의 메모리(Runtime Data Areas)에 올린다
5. 실행 엔진(Execution Engine)이 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드(.class)들을 실행

 

실행 엔진(Execution Engine)

JVM의 메모리(Runtime Data Areas)에 올라간 클래스 파일을 실행시키는 방법은 크게 두 가지로 다음과 같다.

1. 인터프리터 (Interpreter) : 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행, 전체적인 실행 속도가 느린 단점
2. JIT (Just In Time) 컴파일러 : 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경 후 바이너리 코드를 직접 실행

 

 

📌JVM 내부 구조

JVM 내부 구조

Java 컴파일 순서에서 설명한 바와 같이 JVM의 메모리, 즉 Runtime Data Areas에 자바 바이트 코드(.class)를 실행하기 위한 메모리 공간이 있다.

 

Runtime data areas

모든 스레드가 공유
Method Area : 클래스 로더가 클래스 파일을 읽어오면, 클래스 정보를 파싱 후 Method Area에 저장
Heap : 프로그램을 실행하며 생성한 모든 객체를 Heap에 저장

스레드마다 존재
Java stacks : 스레드 별로 1개만 존재하고, 스택 프레임이 메서드 호출마다 생성, 메서드가 끝나면 pop으로 제거
PC Registers : 각 스레드는 메서드를 실행하고 있고, pc는 그 메서드 안에서 몇 번째 줄을 실행해야 하는지 나타냄
Native method stacks : Java Bytecode가 아닌 다른 언어로 작성된 메서드가 담김