[ Java ] 07. JVM에 관하여

JVM

---

Java Virtual Machine

시스템 메모리를 관리하면서, 자바 기반 애플리케이션을 위해 이식 가능한 실행 환경을 제공

JVM은, 다른 프로그램을 실행시키는 것이 목적입니다.

크게 2가지 기능이 있습니다.

1. 자바 프로그램이 어느 기기나 운영체제 상에서도 실행될 수 있도록 하는 것
2. 프로그램 메모리를 관리하고 최적화 하는 것

JVM은 코드를 실행하고, 해당 코드에 대해 런타임 환경을 제공하는 프로그램에 대한 사양이다.

개발자들이 말하는 JVM은 보통 어떤 기기상에서 실행되고 있는 프로세스, 특히 자바 앱에 대한 리소스를 대표하고 통제하는 서버를 지칭합니다.

자바 애플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어들이고, 자바 API와 함께 실행하는 역할이며

JAVA와 OS 사이에서 중개자 역할을 수행하여 OS에 구애받지 않고 재사용을 가능하게 해줍니다.

메모리 관리

JVM 실행에 있어서 가장 일반적인 상호작용은, 힙과 스택의 메모리 사용을 확인하는 것

실행 과정

1. 프로그램이 실행되면 JVM은 OS로부터 이 프로그램이 필요로하는 메모리를 할당받습니다.
   • JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리합니다.
2. 자바 컴파일러(JAVAC)가 자바 소스코드를 읽고, 자바 바이트코드(.class)로 변환시킵니다.
3. 변경된 .class파일들을 클래스 로더를 통해 JVM 메모리 영역으로 로딩합니다.
4. 로딩된 .class 파일들은 Execution Engine을 통해 해석됩니다.
5. 해석된 바이트 코드는 메모리 영역에 배치되어 실질적인 수행이 이루어집니다.
   • 이러한 수행 과정 속 JVM은 필요에 따라 스레드 동기화나 가비지 컬렉션 같은 메모리 관리 작업을 수행합니다.

• 자바 컴파일러
  • 자바 소스코드(.java)를 바이트 코드(.class)로 변환시킨다.
• 클래스 로더
  • JVM은 런타임시에 처음으로 클래스를 참조할 때 해당 클래스를 로드하고 메모리 영역에 배치시킵니다.
  • 이 동적 로딩(Dynamic Loading)을 담당하는 부분이 바로 클래스 로더
• Runtime Data Area
  • JVM이 운영체제 위에서 실행되면서 할당받는 메모리 영역
  • 총 5가지 영역으로 나뉘어 집니다
    • PC 레지스터
      • 스레드가 어떤 명령어로 실행되어야 할지 기록하는 부분(JVM 명령의 주소를 가진다)
    • JVM 스택
      • 지역변수, 매개변수, 메서드 정보, 임시 데이터 등을 저장
    • 네이티브 메서드 스택
      • 실제 실행할 수 있는 기계어로 작성된 프로그램을 실행시키는 영역
    • 힙
      • 런타임에 동적으로 할당되는 데이터가 저장되는 영역
      • 객체나 배열 생성이 여기에 해당
    • 메서드 영역
      • JVM이 시작될 때 생성되고, JVM이 읽은 각각의 클래스와 인터페이스에 대한 런타임 상수 풀, 필드 및 메서드 코드, 정적 변수, 메서드의 바이트 코드 등을 보관
• Garbage Collection
  • 자바 이전에는 프로그래머가 모든 프로그램 메모리를 관리했지만 자바에서는 JVM이 프로그램 메모리를 관리한다.
  • JVM은 가비지 컬렉션이라는 프로세스를 통해 메모리를 관리한다.
  • 이 가비지 컬렉션은 자바 프로그램에서 사용되지 않는 메모리를 지속적으로 찾아내서 제거하는 역할을 한다.
    1. 참조되지 않은 객체들을 탐색 후 삭제
    2. 삭제된 객체의 메모리 반환
    3. 힙 메모리 재사용

출처
https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer