[JAVA] JVM이란? (JDK, JRE, 가비지 콜렉터 )

JVM이란?

---

Java Virtual Machine, 자바 가상 머신의 약자를 줄여 부르는 용어입니다.

Java는 OS에 종속적이지 않다는 특징을 가지고 있습니다. 

OS에 종속받지 않고 실행되기 위해서 OS 위에서 java를 실행 시킬 무언가가 필요합니다.  그게 바로 JVM입니다.

즉, OS에 종속받지 않고 CPU가 java를 인식, 실행할 수 있게 하는 가상 컴퓨터입니다.

 

 

Java 소스코드, 즉 원시코드(.java)는 CPU가 인식을 하지 못하므로 기계어로 컴파일을 해줘야합니다.

Java는 JVM이라는 가상머신을 거쳐서 OS에 도달하기 때문에 OS가 인식할 수 있는 기계어로 컴파일 되는 것이 아니라 JVM이 인식할 수 있는 Java bytecode(.class)로 변환됩니다.

 

Java compiler가 .java 파일을 .class 라는 java bytecode로 변환합니다.

 

변환된 bytecode는 기계어가 아니기 때문에 OS에서 바로 실행되지 않습니다.

JVM이 OS가 bytecode를 이해할 수 있도록 해석해줍니다. 따라서 Byte Code는 OS 상관없이 실행될 수 있습니다.

OS에 종속적이지 않고, Java 파일 하나만 만들면 어느 디바이스든 JVM 위에서 실행할 수 있습니다.

 

자바 컴파일 순서

---

 

1. 개발자가 java 파일을 생성한다.
2. Build를 한다.
3. Java compiler의 javac의 명령어를 통해 바이트코드(. class)를 생성한다.
4. Class Loader를 통해 JVM 메모리 내로 로드한다.
5. 실행엔진을 통해 컴퓨터가 읽을 수 있는 기계어로 해석된다.(각 운영체제에 맞는 기계어)

 

JVM 구성 요소

---

 

JVM은 크게 아래와 같이 이루어져 있다.

• 클래스 로더
• 실행 엔진
  • 인터프리터
  • JIT 컴파일러
  • 가비지 콜렉터
• 런타임 데이터 영역

 

클래스 로더

JVM 내로 클래스 파일(*.class)를 로드하고, 링크를 통해 배치하는 작업을 수행하는 모듈이다.

런 타임시 동적으로 클래스를 로드하고 jar 파일 내 저장된 클래스들을 JVM 위에 탑재한다.

즉, 클래스를 처음으로 참조할 때, 해당 클래스를 로드하고 링크하는 역할을 한다.

 

실행 엔진

클래스를 실행시키는 역할이다. 

클래스 로더가 JVM내의 런타임 데이터 영역에 바이트 코드를 배치시키고, 실행 엔진에 의해 실행된다.

 

인터프리터

자바 바이트 코드를 명령어 단위로 읽어서 실행한다. 

한 줄씩 수행하기 때문에 느리다는 단점이 있다.

 

JIT(Just-In-Time)

인터프리터 방식으로 실행하다가 적절한 시점에 바이트 코드 전체를 컴파일하여 기계어로 변경하고,

이후에는 더 이상 인터프리팅 하지 않고 기계어로 직접 실행하는 방식이다.

 

가비지 콜렉터

더 이상 사용하지 않는 인스턴스를 찾아 메모리에서 삭제한다.

 

런타임 데이터 영역

 

프로그램을 수행하기 위해 OS에서 할당받은 메모리 공간

 

PC Register

Thread가 시작될 때 생성되며 생성될 때마다 생성되는 공간으로, 스레드마다 하나씩 존재한다.

어떤 부분을 어떤 명령으로 실행해야할 지에 대한 기록을 하는 부분으로 현재 수행 중인 JVM 명령의 주소를 갖는다.

 

JVM 스택 영역

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

각종 형태의 변수나 임시 데이터, 스레드나 메소드의 정보를 저장합니다.

 

Native method stack

자바 프로그램이 컴파일되어 생성되는 바이트 코드가 아닌 실제 실행할 수 있는 기계어로

작성된 프로그램을 실행시키는 영역.

JAVA가 아닌 다른 언어로 작성된 코드를 위한 공간.

 

Heap

GC(가비지 컬렉션)의 대상이 되는 영역

객체를 동적으로 생성하게 되면 인스턴스가 Heap의 영역의 메모리에 할당된다.

 

Method Area

클래스 정보를 처음 메모리에 올릴 때 초기화되는 대상을 저장하기 위한 영역

 

JDK와 JRE의 차이점

---

JDK

 

Java Development Kit(자바 개발 키트)

Java를 사용하기 위해 필요한 모든 기능을 갖춘 java용 SDK(Software Development Kit)이다.

JDK는 JRE를 포함하고 있다.

JRE에 있는 모든 것 뿐만 아니라 컴파일러(javac)와 jdb, javadoc과 같은 도구도 있다.

 

즉, JDK는 프로그램을 생성, 실행, 컴파일할 수 있다.

 

JDE

 

Java Runtime Environment(자바 런타임 환경)

JVM + 자바 클래스 라이브러리 등으로 구성되어 있다.

컴파일된 Java 프로그램을 실행하는데 필요한 패키지이다.