JAVA 개념 1-2 - 가상 머신과 JDK

자바 가상 머신(JVM: Java Virtual Machine)

 초기 자바가 추구하는 것은 WORA : Write Once Run Anywhere였습니다. 자바의 가장 큰 특징은 가상 머신이라는 개념입니다. 가상 머신은 기계장치가 아닌 가상의 기계장치로 소프트웨어로 구현된 기계장치를 말합니다. 특정 하드웨어나 운영체제에 종속되지 않고 동일한 프로그램 개발과 실행이 가능한 기술입니다.   

 자바 소스는 컴파일 후 바이트코드가 생성되며 JVM은 바이트코드를 해석해 운영체제에서 실행할 수 있도록 번역해주는 역할을 합니다. 또한, 프로그램 메모리를 관리하고 최적화합니다.

 

자바 컴파일 순서

1. 자바 소스코드(. java)를 작성합니다.

 

2. 자바 컴파일러가 자바 소스코드(. java) 파일을 읽어 바이트코드(. class)로 컴파일합니다. 바이트코드(. class) 파일은 아직 컴퓨터가 읽을 수 없고 JVM이 읽을 수 있는 코드입니다.

 

3. 컴파일된 바이트코드(. class)를 JVM의 클래스 로더(Class Loader)에게 전달합니다.

 

4. 클래스 로더는 동적 로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역(Runtime Data area), 즉 JVM의 메모리에 올립니다.

• 클래스 로더 세부 동작
  1. 로드 : 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리로 로드합니다.
  2. 검증 : 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사합니다.
  3. 준비 : 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당합니다. (필드, 메서드, 인터페이스 등등)
  4. 분석 : 클래스의 상수 풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경합니다.
  5. 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화합니다. (static 필드)

5. 실행 엔진(Execution Engine)은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행합니다. 이때, 실행 엔진은 두 가지 방식으로 변경합니다.

1. 인터프리터 : 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어 해석하고 실행합니다. 하나하나의 실행은 빠르나, 전체적인 실행 속도가 느리다는 단점이 있습니다.
2. JIT 컴파일러(Just-In-Time Compiler) : 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입된 방식으로 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경하고 이후에는 해당 메서드를 더 이상 인터프리팅 하지 않고, 바이너리 코드로 직접 실행하는 방식입니다. 하나씩 인터프리팅하여 실행하는 것이 아니라 바이트 코드 전체가 컴파일된 바이너리 코드를 실행하는 것이기 때문에 전체적인 실행속도는 인터프리팅 방식보다 빠릅니다.

          

JDK(Java Development Kit) 

 자바 프로그램을 개발하기 위한 개발 키트로 컴파일러와 디버거 등이 포함됩니다. 자바 프로그램만 실행한다고 하면 JRE(Java Runtime Environment)만으로 가능합니다. Eclipse, IntelliJ 등 통합개발환경을 사용해도 JDK는 필요합니다.

 

자바 플랫폼

 플랫폼은 API와 가상 머신으로 구성되고 자바 프로그램이 실행되는 환경으로 Java  SE, Java EE, Java ME, Java Card, Java TV 등이 있습니다. 개발 환경이 여러 가지인 이유는 환경에 따라 API 구성 등이 달라지기 때문입니다.

• 일반적인 목적으로 사용하는 플랫폼은 Java SE(Standard Edition)입니다.
• 대규모 개발을 위한 기업 수준의 요구사항을 포함한 플랫폼은 Java EE(Java Enterprise Edition)입니다.