Java는 기본적으로 JVM위에서 작동된다. JVM은 Java와 OS(운영체제)사이에 중간 역할을 함으로써, Java애플리케이션이 OS에 관계 없이 작동할 수 있도록 해준다. 즉, Java로 작성된 애플리케이션은 Mac이든 Windows든 Linux든 해당 OS에 적합한 JVM을 설치해주면 그 위에서 작동하기 떄문에 어떤 OS든 같은 코드로 동작할 수 있다.
JVM은 스택 기반의 가상 머신이며, 메모리 관리와 GC(Garbage Collector)의 역할을 수행한다.
JVM은 Class Loader, Execution Engine, Runtime Data Areas로 구성되며 다음과 같은 실행 과정을 거친다.
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JVM은 OS로부터 프로그램을 실행하는데 필요한 메모리를 할당받는다. -
Class Loader를 통해 컴파일된 자바 코드(.class)를JVM으로 로딩한다. -
Class Loader를 통해 로딩된 자바 바이트 코드가Runtime Data Areas로 배치된다. -
Runtime Data Areas에 배치된 바이트코드를Execution Engine에서 해석하고 실행한다.
JVM에 Runtime 시점에 동적으로 클래스를 로딩한다. OS에서 할당 받은 메모리 jar파일 내의 클래스들을 로딩하며 사용하지 않는 클래스는 메모리에서 삭제한다.
JVM이 프로그램의 수행을 위해 할당 받은 메모리 공간을 말한다.
로딩된 클래스 파일들은 Execution Engine에 의해서 실행 된다. Execution Engine은 자바 바이트 코드를 해석하고 실행한다. 그리고 이를 해석하는 방식에는 인터프리터 방식과 JIT(Just In Time)컴파일러에 의한 방식 두 가지가 있다.
JVM이 처음 나왔을 때는 자바 바이트 코드를 명령어 단위로(한줄씩) 해석하기 떄문에 느리다는 단점이 있다.
인터프리터 방식의 단점을 해결하기 위해 JIT 방식이 도입되었다. 한줄씩 해석하여 실행하는 것이 아닌 자바 바이트 코드 전체를 한 번에 컴파일하여 Native코드로 변경하여 실행한다. 변경된 코드는 인터프리터에 의한 해석이 필요 없기 때문에 빨라질 수 있다.
하지만 이처럼 컴파일 하는데도 비용이 발생하기 떄문에 JVM은 모든 코드를 JIT방식으로 컴파일하지 않고 인터프리터 방식으로 해석하다가 일정 기준이 넘어가면 JIT 방식으로 컴파일하고 실행하는 방식을 사용하고 있다.