JVM #
자바 가상 머신(Java Virtual Machine)이다. (스택 기반의 가상 머신이다.)
* 여기서 가상 머신이란?
프로그램을 실행하기 위해 물리적인 기계(머신)와 유사한 (논리적인? 가상의?) 머신을 소프트웨어로 구현한 것이다.
Java Application 을 클래스 로더를 통해 읽어 들이고, Java API 와 함께 실행한다.
Java 와 OS 사이에서 중개 역할을 한다. Java 가 OS 에 구애받지 않고 사용할 수 있는 환경을 제공한다.
이 외 메모리 관리, GC 을 수행한다.
자바 프로그램의 실행 과정 #
프로그램이 실행되면 JVM 이 OS 로부터 메모리를 할당 받는다. 용도에 따라 메모리 영역을 나눈다.
javac(자바 컴파일러)가 자바 소스코드(.java)를 자바 바이트코드(.class)로 변환한다.
클래스 로더(Class Loader) 를 통해 바이트코드(.class) 를 로딩한다.
로딩된 바이트 코드(파일)들은 Execution (엔진) 을 통해 해석된다.
해석된 바이트 코드(파일)들은 Runtime Data Area 영역에 배치되어 실행된다.
실행 중간중간 JVM이 GC, Thread Sync 와 같은 작업을 수행한다.
JVM 구성 #
클래스 로더 (Class Loader)
JVM 내로 바이트코드(파일, .class)을 로딩한다.
Runtime 시에 동적으로 클래스를 로드한다.
jar 파일 내에 저장된 클래스들을 jvm 위에 올리고 사용하지 않는 클래스들은 메모리에서 삭제한다.
Java 는 클래스를 처음으로 참조할 때, 해당 클래스를 로드(링크)한다. 즉 런타임 시에 참조한다. (이 역할을 클래스 로더가 한다.)
실행 엔진 (Execution Engine)
클래스를 실행시킨다.
클래스 로더가 JVM 내의 Runtime Data Area 에 클래스(.class)를 배치시키는데, 이것들은 Execution Engine 에 의해 실행된다.
클래스 로더가 배치한 .class(자바 바이트코드)는 비교적 인간 지향적인 언어이다. 즉 완벽한 기계어가 아니라고 한다. Execution Engine 은 이 바이트 코드를 기계가 실행할 수 있도록 변환해준다. 이때 사용될 수 있는 방법은 1. Interpreter, 2. JIT(Just-In-Time) 이다.
- Interpreter (인터프리터)
바이트 코드를 명령어 단위로 읽어서 실행한다. 말 그대로 인터프리터이다. 한 줄씩 수행하기 때문에 느릴 수 있다. - JIT (Just-In-Time)
인터프리터 방식의 단점을 보완하기 위해 도입된 JIT 컴파일러이다. 인터프리터 방식으로 실행하다가 적절한 시점에 바이트코드 전체를 컴파일하여 native 코드로 변환한다. 이후에는 더 이상 인터프리터를 사용하지 않고 native 코드로 직접 실행한다.
native 코드는 캐싱되기 때문에 한 번 컴파일된 코드는 빠르게 수행하게 된다. JIT 컴파일러가 전체 바이트 코드를 컴파일 하는 것은 시간이 오래걸린다. 한 번만 실행되는 코드라면 컴파일하지 않고 인터프리팅 하는 것이 유리하다. 따라서 JIT 컴파일러를 사용하는 JVM은 내부적으로 해당 메서드가 얼마나 자주 수행되는지 체크하고 일정한 수준을 넘을 때에만 JIT 컴파일을 수행한다.
GC
GC를 수행하는 모듈(Thread)이 있다.
Runtime Data Area
프로그램을 수행하기 위해 OS 로부터 할당받은 메모리 공간이다.
아래는 SpringBoot 프로젝트(gg-pigs) 의 build jar 를 해제했을 때 생기 폴더/파일이다.
BOOT-INF
- BOOT-INF/classes : 작성한 코드들이 바이트코드(.class) 형태로 존재한다.
- BOOT-INF/lib : 외부 라이브러리(jar)들이 존재한다.
META-INF
- META-INF/MANIFEST.MF : Start-Class, Spring-Boot-Classes, Spring-Boot-Lib, Spring-Boot-Version, Main-Class 등의 정보가 기술되어 있다.
org.springframework.boot.loader
- Launcher, Loader, Runner 등이 존재한다.
Reference