[Java] JVM 구조

JVM이란

Byte Code(.class파일)를 OS에 맞게 해석해주는 역할입니다

 

JVM 구조

1. Class Loader

2. Execution Engine

3. Runtime Data Areas

 

Class Loader란

자바에서 소스를 작성하면 Person.java 처럼 .java파일이 생성됩니다.

.java 소스를 자바컴파일러가 컴파일하면 Person.class 같은 .class파일(바이트코드)이 생성됩니다.

이렇게 생성된 클래스파일들을 엮어서 JVM이 운영체제로부터 할당받은 메모리영역인 Runtime Data Area로 적재하는 역할을 Class Loader가 한다. (자바 애플리케이션이 실행중일 때 이런 작업이 수행됩니다.)

 

Execution Engine의 역할

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

명령어를 하나 하나 실행하는 인터프리터(Interpreter)방식이 있고 JIT(Just-In-Time) 컴파일러를 이용하는 방식이 있습니다.

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

 

Runtime Data Areas 구조

 

1. Method area (메소드 영역)

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

 

2. Heap area (힙 영역)

new 키워드로 생성된 객체와 배열이 생성되는 영역입니다.

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

 

3. Stack area (스택 영역)

지역 변수, 파라미터, 리턴 값, 연산에 사용되는 임시 값등이 생성되는 영역입니다.

int a = 10; 이라는 소스를 작성했다면 정수값이 할당될 수 있는 메모리공간을 a라고 잡아두고 그 메모리 영역에 값이 10이 들어간다. 즉, 스택에 메모리에 이름이 a라고 붙여주고 값이 10인 메모리 공간을 만듭니다.

클래스 Person p = new Person(); 이라는 소스를 작성했다면 Person p는 스택 영역에 생성되고 new로 생성된 Person 클래스의 인스턴스는 힙 영역에 생성됩니다.

그리고 스택영역에 생성된 p의 값으로 힙 영역의 주소값을 가지고 있다. 즉, 스택 영역에 생성된 p가 힙 영역에 생성된 객체를 가리키고(참조하고) 있는 것입니다.

메소드를 호출할 때마다 개별적으로 스택이 생성됩니다.

 

4. PC Register (PC 레지스터)

Thread(쓰레드)가 생성될 때마다 생성되는 영역으로 Program Counter 즉, 현재 쓰레드가 실행되는 부분의 Java Virtual Machine Instruction의 주소와 명령을 저장하고 있는 영역입니다. (*CPU의 레지스터와 다름)

이것을 이용해서 쓰레드를 돌아가면서 수행할 수 있게 합니다.

 

5. Native method stack

자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드를 위한 메모리 영역입니다.

보통 C/C++등의 코드를 수행하기 위한 스택입니다. (JNI)