JVM이 무엇인지 설명해주세요(정의,메모리 구조,실행과정)
JVM이란?
JVM은 Java Virtual Machine의 줄임말로, OS와 Java Application 사이를 중재해주는 가상 머신입니다.
- 가상 머신이란 프로그램을 실행하기 위해 물리적 머신과 유사한 머신을 소프트웨어로 구현한 것
- ARM 아키텍쳐 같은 하드웨어가 레지스터 기반으로 동작하는 것에 반해 JVM은 스택 기반으로 동작함
[동작]
JVM은 크게 실행에 필요한 클래스를 Runtime Data Area로 링킹 하고 로딩을 해주는 ClassLoader, 실제 실행과 번역을 담당하는 Execution Engine, 별도의 쓰레드로써 힙 메모리의 참조되지 않는 객체를 삭제하는 Garbage Collector, 각 메모리 영역 및 쓰레드가 담겨있는 Runtime Data Area로 구성이 되어있습니다.
[ JVM의 기능 ]
- 자바 애플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어 들여 자바 API와 함께 실행
- Java와 OS 사이의 중개자 역할을 수행하여 JAVA가 OS에 구애받지 않고 재사용을 가능하게 해줌
- 가장 중요한 메모리 관리 Garbage Collection을 수행
자바 프로그램 실행 과정
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프로그램이 실행되면 JVM은 OS로부터 이 프로그램이 필요로 하는 메모리를 할당받는다. JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.
- 자바 컴파일러(javac)가 자바 소스코드(.java)를 읽어들여 자바 바이트코드(.class)로 변환시킨다.
- Class Loader를 통해 class파일들을 JVM으로 로딩한다.
- 로딩된 class파일들은 Execution engine을 통해 해석된다.
- 해석된 바이트코드는 Runtime Data Areas 에 배치되어 실질적인 수행이 이루어지게 된다.
→ 이러한 실행과정 속에서 JVM은 필요에 따라 Thread Synchronization과 GC같은 관리작업을 수행한다.
JVM의 메모리 구조
- 메서드(static) 영역
- JVM이 실행되면서 생기는 공간
- 모든 스레드에서 공유되는 공간
- 클래스가 사용되면 해당 클래스의 파일(.class)을 읽어들여, 클래스에 대한 정보(바이트 코드)를 메서드 영역에 저장
- 클래스와 인터페이스, 메서드, 필드, static 변수, final 변수 등이 저장되는 영역입니다.
- JVM 스택 영역
- 스레드마다 존재하여 스레드가 시작할 때마다 할당
- 지역변수, 매개변수, 연산 등과 같이 잠시 사용되고 필요가 없어지는 임시 데이터 저장
- 메서드 호출 시마다 개별적 스택 생성
- JVM 힙 영역
- 런타임 시 동적으로 할당하여 사용하는 영역
- new 연산자로 생성된 객체와 배열 저장
- 참조가 없는 객체는 GC(가비지 컬렉터)의 대상/GC가 처리하지 않는 이상 소멸되지 않음
- 모든 스레드에서 정보 공유
- pc register
- 스레드가 어느 명령어를 처리하고 있는지 그 주소를 등록
- JVM이 실행하고 있는 현재 위치를 저장하는 공간
- 쓰레드가 현재 실행할 스택 프레임의 주소를 저장
- Native Method Stack
- Java가 아닌 다른 언어(c, c++)로 구성된 메서드를 실행이 필요할 때 사용되는 공간