자바, JVM, JDK 그리고 JRE
→ 목표: 이것들이 뭔지, 뭐가 다른지 이해한다.
JVM(Java Virtual Machine)
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자바 가상 머신으로 자바 바이트코드(.class 파일)를 OS에 특화된 코드로 변환(인터프리터와 JIT 컴파일러)하여 실행한다.
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바이트 코드를 실행하는 표준(JVM 자체는 표준)이자 구현체(특정 밴더가 구현한 JVM)다.
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JVM 밴더: 오라클, 아마존, Azul, ...
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특정 플랫폼에 종속적.
JRE(Java Runtime Enviroment): JVM + 라이브러리
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자바 애플리케이션을 실행할 수 있도록 구성된 배포판.
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JVM과 핵심 라이브러리 및 자바 런타임 환경에서 사용하는 프로퍼티 세팅이나 리소스 파일을 가지고 있다.
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개발 관련 도구는 포함하지 않는다.(JDK에서 제공)
참고: JDK 11버전이후(Java Module 추가) 로는 Jlink가 추가되서 JRE가 따로 배포되지 않는다.
JDK(Java Development Kit): JRE + 개발 툴
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JRE + 개발에 필요한 툴
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소스 코드를 작성할 때 사용하는 자바 언어는 플랫폼에 독립적.
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오라클은 자바 11부터는 JDK만 제공하며 JRE를 따로 제공하지 않는다.
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Write Once RUnt Anywhere
자바
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프로그래밍 언어
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JDK에 들어있는 자바 컴파일러(javac)를 사용하여 바이트코드(.class 파일)로 컴파일 할 수 있다.
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자바 유료화라는 말은 '오라클에서 만든 Oracle JDK11 버전부터 상용으로 사용할 때 유료`라는 말이다.
JVM 언어
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JVM 기반으로 동작하는 프로그래밍 언어
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클로저, 그루비, JRuby, Jython, Kotlin, Scala, ...
JVM 구조
클래스 로더 시스템
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.class 에서 바이트코드를 읽고 메모리에 저장
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로딩: 클래스 읽어오는 과정
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링크: 레퍼런스를 연결하는 과정
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초기화: static 값들 초기화 및 변수에 할당
메모리
1 . 공유자원
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메모리 영역에는 클래스 수준의 정보(클래스명, 부모 클래스명, 메소드, 변수)저장. 공유자원이다.
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힙(heap)영역에는 객체를 저장. 공유자원이다.
2. 쓰레드영역
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스택 영역에는 쓰레드마다 런타임 스택을 만들고, 그 안에 메소드 호출을 스택 프레임이라 부르는 블럭으로 쌓는다.
쓰레드를 종료하면 런타임 스택도 사라진다.
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PC(Program Counter) 레지스터: 쓰레드마다 쓰레드 내 현재 실행할 스택 프레임을 가리키는 포인터가 생성된다.
3. 실행 엔진
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인터프리터: 바이트 코드를 한줄 씩 실행.
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JIT 컴파일러: 인터프리터 효율을 높이기 위해, 인터프리터가 반복되는 코드를 발견하면 JIT 컴파일러로 반복되는 코드를 모두 네이티브 코드로 바꿔둔다. 그 다음부터 인터프리터는 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용한다.
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GC(Garbage Collector): 더 이상 참조되지 않는 객체를 모아서 정리한다. 적절한 GC를 사용한다.
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Throughput garbage collector:
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Stop The World: 굉장히 많은 객체를 생성하고 Response Time이 중요할 때 사용한다. pause 현상을 최소화
JNI(Java Native Interface)
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자바 애플리케이션에서 C, C++, 어셈블리로 작성된 함수를 사용할 수 있는 방법을 제공한다.
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Native keyword를 사용한 메소드 호출
네이티브 메소드 라이브러리
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C, C++로 작성 된 라이브러리
클래스 로더
클래스 로더
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로딩, 링크, 초기화 순으로 진행된다.
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로딩
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클래스 로더가 .class 파일을 읽고 그 내용에 따라 적절한 바이너리 데이터를 만들고 메소드 영역에 저장.
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이 때 메소드 영역에 저장하는 데이터는 아래와 같다.
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FQCN(Fully Qualified Class Name)
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클래스 | 인터페이스 | 이늄(Enum)
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메소드와 변수
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로딩이 끝나면 해당 클래스 타입의 Class 객체를 생성하여 힙(heap) 영역에 저장
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링크
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Verify, Prepare, Resolve(Optional) 세 단계로 나눠져 있다.
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검증(Verify): .class 파일 형식이 유효한지 체크한다.
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준비(Preparation): 클래스 변수(static 변수)와 기본값이 필요한 메모리 준비
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Resolve: 심볼릭 메모리 레퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 레퍼런스로 교체한다.
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초기화
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Static 변수의 값을 할당한다. (static 블럭이 있다면 이 때 실행된다.)
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클래스 로더는 계층 구조로 이뤄져 있으면 기본적으로 세 가지 클래스 로더가 제공된다.
참고: 클래스 로더는 계층 구조로 이뤄져 있으면 기본적으로 세가지 클래스 로더가 제공된다.
1.
부트 스트랩 클래스 로더
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JAVA_HOME\lib 에 있는 코어 자바 API를 제공한다. 최상위 우선순위를 가진 클래스 로더
2.
플랫폼 클래스로더
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JAVA_HOME\lib\ext 폴더 또는 java.ext.dirs 시스템 변수에 해당하는 위치에 있는 클래스를 읽는다.
3.
애플리케이션 클래스 로더
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애플리케이션 클래스 패스( 애플리케이션 실행할 때 주는 -classpath옵션 또는 java.class.path 환경 변수에 값에 해당하는 위치)에서 클래스를 읽는다.
