JVM(Java Virtual Machine)

자바 컴파일 과정에서 바이트 코드를 OS에 맞게 해석해주는 역할을 한다. 자바가 OS에 상관없이 실행될 수 있는 이유가 이 JVM 때문이다. 또한 JVM은 메모리 관리도 수행한다.

 

 

JVM의 구성

- Class Loader

자바에서 소스를 작성하면 확장자가 java인 .java파일이 생성된다.. java 소스를 자바 컴파일러가 컴파일하면. class파일이 생성된다. 이렇게 생성된 클래스 파일들을 엮어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area로 적재하는 역할을 Class Loader가 한다.

 

- Execution Engine

Class Loader에 의해 메모리에 적재된 클래스(바이트 코드)들을 기계어로 변경해 명령어 단위로 실행하는 역할을 한다.

명령어를 하나 하나 실행하는 인터프리터 방식이 있고 JIT컴파이럴러를 이용하는 방식이 있다.

JIT 컴파일러는 적절한 시간에 전체 바이트 코드를 네이티브 코드로 변경해서 Execution Engine이 네이티브로 컴파일된 코드를 실행하는 것으로 성능을 높이는 방식이다.

 

- Garbage Collector

Garbage Colector(GC)는 Heap메모리 영역에 생성(적재)된 객체들 중에 참조되지 않는 객체들을 탐색 후 제거하는 역할을 한다. GC가 역할을 하는 시간은 정확히 언제인지를 알 수 없다.(참조가 없어지자마자 해제되는 것을 보장하지 않음)

또 다른 특징은 GC가 수행되는 동안 GC를 수행하는 스레드가 아닌 다른 모든 쓰레드가 일시 정지된다.

특히 Full GC가 일어나서 수 초간 모든 스레드가 정지한다면 장애로 이어지는 치명적인 문제가 생길 수 있는 것이다.

 

- Runtime Data Areas

JVM이 프로그램을 수행하기 위해 OS로부터 별도로 할당받은 메모리 공간을 말하며, Runtime Data Areas는 크게 5가지 영역으로 나눌 수 있다.

 

1) Method area(메서드 영역)

클래스 멤버 변수의 이름, 데이터 타입, 접근 제어자 정보 같은 필드 정보와 메서드의 이름, 리턴 타입, 파라미터, 접근 제어자 정보 같은 메소드 정보,Type정보(Interface인지 class인지), Constant Pool(상수 풀: 문자 상수, 타입, 필드, 객체 참조가 저장됨), static 변수, final class 변수등이 생성되는 영역이다.

 

2) Heap area(힙 영역)

new 키워드로 생성된 객체와 배열이 생성되는 영역이다.

메소드 영역에 로드된 클래스만 생성이 가능하고 Garbage Collector가 참조되지 않는 메모리를 확인하고 제거하는 영역이다.

 

3) Stack Area(스택 영역)

지역 변수, 파라미터, 리턴 값, 연산에 사용되는 임시 값 등이 생성되는 영역이다.

int a= 10;이라는 소스를 작성했다면 정수 값이 할당될 수 있는 메모리 공간을 a라고 잡아두고 그 메모리 영역에 값이 10이 들어간다.

 

즉, 스택에 메모리에 이름이 a라고 붙여주고 값이 10인 메모리 공간을 만든다.

클래스 Person p= new Person();이라는 소스를 작성했다면 Person p는 스택 영역에 생성되고 new로 생성된 Person클래스의 인스턴스 힙 영역에 생성된다.

 

그리고 스택 영역에 생성된 p의 값으로 힙 영역의 주소 값을 가지고 있다. 즉, 스택 영역에 생성된 p가 힙 영역에 생성된 객체를 가리키고(참조하고) 있는 것이다.

 

메서드 호출할 때마다 개별적으로 스택이 생성된다.

 

4). PC Register(PC 레지스터)

Thread(스레드)가 생성될 때마다 생성되는 영역으로 Program Counter 즉, 현재 스레드가 실행되는 부분의 주소와 명령을 저장하고 있는 영역이다.(*CPU의 레지스터와 다름)

 

5). Native method stack

자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드를 위한 메모리 영역이다.

보통 C/C++ 등의 코드를 수행하기 위한 스택이다.