JVM, JRE, JDK

JVM (Java Virtual Machine)

자바 가상 머신으로 자바 바이트코드(.class 파일)를 OS에 특화된 코드로 변환(인터프리터, JIT 컴파일러)하여 실행한다.
바이트코드를 실행하는 표준이자 구현체 (세부 구현은 vendor에 따라 다름)
특정 플랫폼에 종속적이다 -> 각 플랫폼에 맞는 JVM이 있다.
- 자바는 특정 플랫폼에 독립적이다.

JRE (Java Runtime Environment)

JVM + Library
자바 어플리케이션을 실행할 수 있도록 구성된 배포판 -> 자바 런타임 환경에서 사용하는 프로퍼티 세팅이나 리소스 파일을 가지고 있다.
개발 관련 도구는 제공하지 않는다. -> JDK에서 제공

JDK (Java Development Kit)

JRE + 개발에 필요한 툴
소스코드를 사용할 때 사용하는 자바 언어는 플랫폼에 독립적이다.
오라클은 Java 11 부터 JDK만 제공하며 JRE는 따로 제공하지 않는다.

JVM 구조

클래스 로더 (Class Loader)

로딩 -> 링킹 -> 초기화 순으로 진행된다.

로딩 (Loading)

클래스를 읽어와 메모리의 메서드 영역에 저장한다.
메서드 영역에 저장하는 데이터
- FQCN (Fully Qualified Class Name)
- 클래스, 인터페이스, Enum
- 메서드, 변수
로딩이 끝나면 해당 클래스 타입의 Class 객체를 생성하여 힙 영역에 저장한다.

링킹 (Linking)

코드의 레퍼런스를 연결한다.
Verify -> Prepare -> Resolve(Optional) 순으로 진행된다.
- Verify : .class 파일이 유효한지 검증
- Prepare : 클래스 변수(static 변수)와 기본값에 필요한 메모리를 준비
- Resolve : 심볼릭 메모리 레퍼런스를 메서드 영역에 있는 실제 레퍼런스로 교체

초기화 (Initialization)

static 변수를 초기화 하고, static 블록을 실행하여 클래스의 상태를 초기화한다.

메모리 (Runtime Data Area)

메서드 (Method Area)

클래스 수준의 정보 (클래스 이름, 부모 클래스 이름, 메서드, 변수 등) 가 저장된다.
모든 스레드가 공유하는 영역

스택 (Stack Area)

스레드마다 런타임 스택을 만들고, 그 안에 메서드 호출을 스택 프레임으로 쌓는다.
스레드가 종료되면 런타임 스택도 사라진다.

힙 (Heap Area)

new 키워드로 생성되는 객체와 배열이 할당되는 공간
메서드 영역에 저장되어 있는 클래스만 생성 가능
GC 가 참조되지 않는 메모리를 확인하고 제거하는 영역
모든 스레드가 공유하는 영역

PC Register

스레드가 시작될 때 생성되며 스레드마다 하나씩 존재한다.
스레드 내 현재 실행할 스택 프레임을 가리키는 포인터를 생성한다.

Native Method Stack

자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드가 저장되는 공간

실행 엔진 (Execution Engine)

인터프리터 (Interpreter)

바이트코드를 한 줄씩 실행한다.

JIT 컴파일러 (Just-In-Time Compiler)

효율을 높이기 위해 인터프리터가 반복되는 코드를 발견하면 JIT 컴파일러로 반복되는 코드를 모두 네이티브 코드로 바꿔둔다. 이후 인터프리터는 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용한다.

GC (Garbage Collector)

더 이상 참조되지 않는 객체를 모아서 정리한다.

JNI (Java Native Interface)

자바 어플리케이션에서 C, C++, 어셈블리로 작성된 함수를 사용할 수 있도록 하는 방법을 제공한다.
native 키워드를 사용하여 메서드를 호출한다.

네이티브 메서드 라이브러리 (Native Method Library)

C, C++ 로 작성된 라이브러리

Ref.

더 자바, 코드를 조작하는 다양한 방법