Java - 자바 가상 머신(Java Virtual Machine)

자바 가상 머신

자바 가상 머신이란?

 

 - 개발자들이 말하는 JVM은 보통 어떤 기기상에서 실행되고 있는 프로세스, 특히 Java 앱에 대한 리소스를 대표하고 통제하는 서버를 지칭한다.

 - 시스템 메모리를 관리하면서, Java 기반 앱을 위해 이식 가능한 환경을 제공해 준다.

 - Java와 운영체제 사이에서 중개자 역할을 수행하여 운영체제에 구애받지 않고 재사용을 가능하게 해 준다.

 

자바 가상 머신의 기능

 - Java 프로그램이 어느 기기나 운영체제 상에서도 실행될 수 있도록 한다.

 - 프로그램 메모리를 관리하고 최적화한다.

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JVM에서의 메모리 관리

실행 과정

 

1. 프로그램이 실행되면, JVM은 OS로부터 프로그램이 필요로 하는 메모리를 할당받고, 할당받은 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.

2. 자바 컴파일러(javac)가 자바 소스코드(.java)를 읽고, 자바 바이트코드(.class)로 변환시킨다.

3. 변경된 바이트코드들은 Class Loader를 통해 JVM 메모리 영역으로 로딩한다.

4. 로딩된 바이트코드들은 Excution Engine을 통해 해석된다.

5. 해석된 바이트 코드는 메모리 영역에 배치되어 실질적인 수행이 이루어진다. 이러한 실행 과정 속 JVM은 필요에 따라 스레드 동기화나 가비지 컬렉션 같은 메모리 관리 작업을 수행한다.

 

자바 컴파일러

 - 자바 소스코드(.java)를 바이트 코드(.class)로 변환시켜 주는 역할을 한다.

 

Class Loader

 - JVM은 런타임 시 처음으로 클래스를 참조할 때, 해당 클래스를 로드하고 메모리 영역에 배치시킨다.

 - 이러한 동적 로드를 담당하는 부분이 클래스 로더이다.

 

Runtime Data Areas

 - JVM이 운영체제 위에서 실행되면서 할당받는 메모리 영역이다.

 - Runtime Data Areas는 총 5가지 영역으로 나누어진다.

 

    1. Method Area : JVM이 시작될 때 생성되고, JVM이 읽은 각각의 클래스와 인터페이스에 대한 런타임 상수 풀, 필드 및 메서드 코드, 정적 변수, 메서드의 바이트 코드 등을 보관한다.

    2. Heap Area : 런타임에 동적으로 할당되는 데이터가 저장되는 영역이며, 객체나 배열 생성이 여기에 해당된다.

    3. JVM Stack : 지역변수, 매개변수, 메서드 정보, 임시 데이터 등을 저장한다.

    4. PC Register : 현재 실행 중인 JVM 명령어의 주소를 가리키는 레지스터이다.

    5. Native Method Stack : 실제로 실행할 수 있는 기계어로 작성된 프로그램을 실행시키는 영역이다.

 

가비지 컬렉션(Garbage Collection)

 - 자바 이전에는 프로그래머가 모든 프로그램 메모리를 관리했지만, 자바에서는 JVM이 프로그램 메모리를 관리한다.

 - JVM은 가비지 컬렉션이라는 프로세스를 통해 메모리를 관리하며, 가비지 컬렉션을 통해 자바 프로그램에서 사용되지 않는 메모리를 지속적으로 찾아내서 제거하는 역할을 한다.