JVM 이해하기

https://www.inflearn.com/course/the-java-code-manipulation

JDK, JVM, JRE
JVM - 자바가상머신, 컴파일된 자바 바이트코드를 OS에 특화된 코드로 변환하여 실행한다.
클래스를 읽고, 메모리에 올리고, 실행하고. JVM 자체는 플랫폼에 종속적이다.

JRE = JVM + Library : 실행에 필요한 것만 포함되어있다
JDK = JRE + devtools
Java11 부터는 JDK만 제공한다

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JVM 구조

(크게 4영역)

1. 클래스 로더 시스템
2. 메모리
3. 실행엔진
4. 네이티브 메소드 인터페이스(JNI), 네이티브 메소드 라이브러리

클래스 로더 시스템(3영역)

바이트코드를 읽고 메모리에 저장

1. 로딩 : 클래스를 읽어오는 과정
2. 링크 : 레퍼런스를 연결하는 과정
3. 초기화 : static 값들 초기화 및 변수에 할당

메모리(5영역)

• 모든 영역에 공유 : 메소드, 힙
• 스레드에서 공유 : 스택, PC, 네이티브 메소드 스택
  • 메소드 : 클래스 수준(클래스명, 부모클래스명, 변수) 의 정보를 저장, 공유 자원이다.
  • 힙 : 실제 인스턴스 저장. 공유자원이다
  • 스택: 쓰레드마다 런타임 스택을 만들고, 그 안에 메소드 호출을 스택 프레임이라 부르는 블럭으로 쌓는다. 쓰레드를 종료하면 런타임 스택도 사라진다.
  • PC 레지스터 : 현재 실행할 스택 프레임을 가리키는 포인터
  • 네이티브 메서드 스택 : JNI를 통해 네이티브 메서드 라이브러리를 사용하기 위한 정보가 저장된다.
    • public static native Thread currentThread(); | c나 c++ 같은 네이티브 언어로 작성된 코드, native 키워드가 붙는다

실행엔진

• 인터프리터, JIT 컴파일러, GC
• 바이트코드를 인터프리터가 읽어서 네이티브 코드로 변환하여 실행한다
• JIT 컴파일러 : 바이트코드를 네이티브 코드로 컴파일, 인터프리터 효율을 높이기 위해 인터프리터가 반복되는 코드를 발견하면 JIT컴파일러로 반복되는 코드를 모두 네이티브 코드로 바꿔준다. 그 다음부터 인터프리터는 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용한다.
• GC : 더이상 참조되지 않는 객체를 모아서 정리한다.
  • StopTheWorld - GC를 실행하기 위해 JVM이 애플리케이션 실행을 멈추는 것
  • 힙 메모리를 대상으로 일어난다. 새로운 객체는 Eden영역에 할당된다.
    결론 : 클래스로더가 읽어서 적절히 메모리에 적재 후 실행엔진이 실행.

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클래스로더 시스템 상세

클래스 로더 시스템(3영역)
바이트코드를 읽고 메모리에 저장
1. 로딩 : 클래스를 읽어오는 과정
2. 링크 : 레퍼런스를 연결하는 과정
3. 초기화 : static 값들 초기화 및 변수에 할당

1. 로딩 : bootstrap -> Platform(Extension) -> Application 클래스로더 | 부모로부터 클래스 검색을 하고, 자신까지 못 찾으면 ClassNotFountException 이 발생한다.

• 클래스 로더가 클래스 파일을 읽고 그 내용에 따라 적절한 바이너리 데이터를 만들어 “메소드(클래스정보저장)” 영역에 저장
  • 메소드 영역에 저장되는 데이터 : FQCN(풀패키지경로), class, interface, enum, method, variable
• 로딩이 끝나면 해당 클래스 타입의 객체를 생성하여 “힙”에 저장

2. 링크(3단계) :

-> verify (검증, 클래스파일이 유효한지 검증)
-> prepare 메모리를 준비하는 과정 (클래스변수와 기본값에 필요한 메모리)
-> resolve(optional) - 메서드 참조 시, 심볼릭 메모리 레퍼런스를(링크 단계에서는 논리적 레퍼런스. 실제로 객체를 가리키고 있지 않다) 힙에 있는 실제 레퍼런스로 교체한다.

3. 초기화

-> 준비된 메모리에 스태틱 변수의 값을 할당한다. | 스테틱 블럭이 있다면 이 때 실행