[JAVA STUDY] 1주차 : JVM, 컴파일, 바이트 코드, JIT 컴파일러, JVM 구성요소, JDK, JRE

목표

• 자바 소스 파일(.java)을 JVM으로 실행하는 과정 이해

학습내용

• JVM이란 무엇인가
• 컴파일하는 방법 및 원리
• 실행하는 방법 및 원리
• 바이트코드란 무엇인가
• JIT 컴파일러란 무엇이며 어떻게 동작하는지
• JVM 구성 요소
• JDK와 JRE의 차이

1. JVM이란 무엇인가
   JAVA Virtual Machine, 자바 가상 머신의 약자를 따서 줄여 부르는 용어이다.
   여기서 가상 머신이란 프로그램을 실행하기 위해 물리적 머신과 유사한 머신을 소프트웨어로 구현한 것이다. 또한, JVM은 스택 기반의 가상 머신이다.
   JVM의 역할

   • 자바 애플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어 들여 JAVA API와 함께 실행
   • JAVA와 OS사이에서의 중개자 역할로 OS에 구애받지 않고 재사용 가능(Write Once, Run Anywhere!)
   • 메모리 관리, Garbage Collection 수행

2. 컴파일하는 방법
   컴파일이란 인간이 보기 편하게 만든 소스코드를 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어 구조로 변환하는 일련의 과정이다.

   /* javac 명령어를 통한 java 파일을 컴파일한다 */
   javac <Class Name>.java
   /* <Class Name>.class가 생성되며, java 명령어로 실행 */
   java <Class Name>

3. 실행하는 방법과 원리

   • 소스코드를 작성 -> java 확장자의 소스 파일 생성
   • 컴파일러(javac.exe)가 바이트코드로 변환 -> class 확장자의 소스 파일 생성
   • 런처(java.exe)로 자바 가상 머신을 구동
   • 자바 가상 머신이 바이트 코드를 해석하여 자바 프로그램 실행

4. 바이트 코드란 무엇인가

   • 운영체제에 종속적이지 않게 만들기 위해 만드는 코드로써 0과 1로 이루어졌다.
   • 자바 바이트 코드(Java bytecode)란 자바 가상 머신이 이해할 수 있는 언어로 변환된 자바 소스 코드를 의미
   • 자바 컴파일러에 의해 변환되는 코드의 명령어 크기가 1바이트라서 자바 바이트 코드라고 불리며, 이러한 자바 바이트 코드의 확장자는 .class
   • 자바 바이트 코드는 자바 가상 머신만 설치되어 있으면, 어떤 운영체제에서라도 실행될 수 있습니다. -> 확장성 용이

5. JIT 컴파일러 개념 및 동작 원리

   • <바이트 코드 변환> 이라는 추가 과정이 있기 때문에 속도 저하가 발생 -> 이를 빠르게 하기 위해 만든 것이 JIT 컴파일러!
   • Just In Time 컴파일러의 약자로 JVM의 표준 구현인 바이트 코드를 해석하면 실행 속도가 느린 점을 보완하고 성능을 향상시키기 위해 만든 것
   • Java Runtime Envirionmen의 구성요소인 실행 엔진 내부에서 동작합니다.

6. JVM 구성 요소

   • 인터프리터 : 바이트 코드를 해당 하드웨어의 환경에 맞게 변환하여 운영체제에 종속적인 상태를 종속적이지 않은 상태로 변환
   • 클래스 로더 : 컴파일러가 내부에 만든 .class(바이트 코드)를 읽는 행위를 일컫는 말
   • 실행 엔진 (JIT 컴파일러 포함) : 클래스 로더에 존재하는 클래스를 읽으며 static 유/무를 판단, 만약 static이 없다면 자바는 종료
   • 가비지 컬렉터 (GC) : 더이상 사용하지 않는 메모리를 자동으로 회수

7. JDK와 JRE의 차이

   • Java Developer Kit 의 약자로 자바를 개발하기 위해 만든 툴로 JDK는 JRE를 포함한다.
   • Java Runtime Environment 의 약자로 자바를 실행할 수 있는 실행환경이 들어있다. JRE는 JVM을 포함한다.
   • JDK > JRE > JVM

보충 키워드

• 스택 기반의 가상 머신 ?