[Java - JVM] JVM 개념과 동작원리 (기초)

JVM - Java Virtual Machine (JVM이란)

: 자바 응용프로그램을 실행하는 실행 엔진.

JVM은 JRE의 일부이다.

• JRE : Java Runtime Environment (필수 라이브러리)

자바의 implementation이 JVM이다.

• implementation : 명세서를 돌아가게 하는 것.

.java파일 : 우리가 자바 언어로 코딩한 파일

.class파일 : .java파일을 javac명령으로 Java 컴파일러가 컴파일한 파일. 바이트코드로 되어 있다

클래스 파일이 여러 단계를 거치며 자바 파일이 실행되는 것이다.

JVM의 구성요소(3가지)

1.Class Loader Sybsystem 클래스 로더 하위시스템

• 파일을 실행하면 클래스 로더가 메모리에 클래스를 로드한다.
• loading-linking-initialization 을 거친다.
• 동적으로 클래스 로딩 가능
  = 클래스가 필요한 시점에 로딩할 수 있다.
• *loading*
  : 클래스 정보(FQCN - fulli qualified class name. 절대경로가 포함된 클래스명) 메모리에 로딩
  클래스 파일을 읽고 바이너리데이터를 생성해 메소드 영역에 저장함.
  • 클래스 파일 하나에 대해 하나의 Class 객체만 생성됨.
• linking 연결
  : 클래스 파일이 정상적인지 검사(verify)
  • 정적 변수를 기본값(0)으로 저장
  • verification : 클래스 파일의 정확성을 확인. (형식 등). 올바르지 않으면 런타임 예외 java.lang.VerifyError 발생
  • preparation : 클래스 변수에 메모리를 할당하고, 메모리를 기본값으로 초기화함
  • resolution
• initialization 초기화
  • static 변수를 초기화된 값으로 저장함
  • static block 실행
    : 클래스로더에서 static을 먼저 실행한다.

2.Runtime Data Area

• 클래스 로더에 올라온 클래스를 가져온다.

JVM 메모리

메소드, 힙, 스택, PC register로 되어 있다

• Method Area 메소드 영역 : (Data, Stack area)
  아래의 것들 외에 나머지 것들이 모두 메소드 영역에 들어간다.
  • 클래스 정보, 리터럴, static변수, 메소드 및 변수 정보
  • JVM 하나당 1개만 생기며, 공유자원이다
• *Heap Area 힙 영역 *
  • 모든 객체의 정보를 저장함
  • 생성자가 실행됨
  • JVM 하나당 1개만 생기며, 공유자원이다
• Stack Area 스택 영역
  : 메소드가 들어가는 공간. 메소드의 지역변수만 저장된다 - 콜스택
  • 쓰레드마다 별도의 run-time stack area를 갖는다.
    (쓰레드마다 별도의 메소드를 실행)
  • 쓰레드가 종료되면 run-time stack은 JVM에 의해 파괴된다.
  • 공유 자원이 아니다.
• Program Counter register (PC Register)
  : 프로그램(코드)를 어디까지 실행했는지 알려줌
  • 스레드의 현재 실행 주소를 저장함
    (각 쓰레드가 어디까지 실행되었는지 저장)
  • (CPU의 program counter를 메모리에 만들어 둔 것
  • 각 쓰레드마다 별도의 PC Register가 있음.

3.Execution Engine 실행 엔진

• 2.Runtime Data Area에 있는 .class(바이트 코드)를 실행한다.
• 각 JVM 메모리 영역에 있는 데이터와 정보를 사용해 명령을 실행함.
• 자바 실행시 필요한 프로그램.
• interpreter, JIT, GC 세 부분으로 되어 있다
• Interpreter 인터프리터
  : 바이트 코드를 한 줄씩 해석하여 실행함.
  하나의 메서드를 여러 번 호출하면, 매번 해석해야 함. (JIT가 이 단점을 커버함)
• JIT (Just-In-Time compiler)
  : 인터프리터의 효율성을 높임.
  전체 파이트코드를 컴파일하여 네이티브 코드로 변경해,
  인터프리터가 메소드를 반복 호출할 때 마다 JIT가 해석했던 네이티브 코드를 제공함.
  인터프리터가 매번 다시 해석하지 않아도 되어 효율성이 향상됨
• GC (Garbage Collector)
  : 더 이상 참조되지 않는 객체를 파괴함.

바이트코드는 어디에 저장되나? - 메소드 영역
정적 변수는? - 메소드 영역에, 클래스 로더가 로딩할 때
인스턴스 변수는? - 힙 영역에, new를 만났을 때 저장된다.

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JVM( Java Virtual Machine )이란

JAVA를 공부하는 데 있어 기본이 되는 JVM이 무엇인지 학습하고, JVM의 메모리 구조와 Garbage collector, Execution Engine, Class Loader에 대한 기본적인 설명 등 JVM이 어떻게 돌아가는지에 대한 기초를 잡는

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