JVM 구조

클래스 로더 시스템

.class에서 바이트 코드를 읽고 메모리에 저장한다.

• 로딩

  • 클래스를 읽어오는 과정

• 링크

  • 레퍼런스를 연결하는 과정

• 초기화

  • static 값 초기화 및 변수 할당

public class App {
    static String myName;
    
    static {
        myName = "dodeon";
    }
}

public class Dodeon {
    // static으로 선언하면 이렇게 바로 접근할 수 있다.
    public void work() {
        App.myName;
    }
}

메모리

클래스 수준의 정보를 저장하는 공유 자원이다. 힙과 메서드는 여러 곳에서 공유하지만 스택, PC, 네이티브 메서드 스택은 해당 스레드에서만 공유한다.

• 클래스 이름

• 부모 클래스 이름

• 메서드

• 변수

힙 영역

객체 즉, 모든 인스턴스 변수를 저장하는 공유 자원이다. new 키워드로 인스턴스가 생성되면 해당 인스턴스의 정보를 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소로 저장한다.

메서드 영역

클래스에 대한 정보와 클래스 변수(static variable)이 저장되는 영역이다. 자바 애플리케이션에서 특정 클래스가 실행되면 해당 클래스의 클래스 파일인 .class를 읽어 해당 정보를 메서드 영역에 저장한다.

스택 영역

스레드마다 런타임 스택을 생성하고 그 안에 메서드 호출을 스택 프레임이라는 블럭으로 쌓는다. 스레드를 종료하면 런타임 스택도 사라진다.

스택 프레임

method call을 의미한다.

에러가 나면 에러가 쭉 쌓이는 걸 볼 수 있다. 이것이 바로 스택 안에 호출된 메서드가 쌓인 것이다.

PC(Program Counter) 레지스터

각 스레드 안에서 현재 실행할 스택 프레임을 가리키는 포인터가 생성되는 곳이다.

스레드마다 생성한 스택에 메서드가 쭉 쌓이면 현재 어디를 가리키는지 저장하는 것이므로 스택과 같이 해당 스레드에 국한된다.

네이티브 메서드 스택

네이티브 메서드를 호출할 때 쌓이는 별도의 스택으로, 역시 스레드마다 생성된다.

네이티브 메서드 라이브러리를 쓰려면 네이티브 메서드 인터페이스를 통해야 하고, 이것을 쓰려면 네이티브 메서드 스택에 쌓아야 한다.

Reference

런타임 시의 JVM

실행 엔진

• 인터프리터

  • 바이트 코드를 한 줄씩 실행

• JIT(Just In Time) 컴파일러

  • 인터프리터의 효율을 높이기 위해 사용

  • 인터프리터가 JIT 컴파일러를 이용해 반복되는 바이트 코드를 네이티브 코드로 변환함

  • 인터프리터는 그 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용함

• GC(Garbage Collector)

  • 더 이상 참조되지 않는 객체를 모아서 정리함

JNI(Java Native Interface)

자바 애플리케이션에서 C, C++, 어셈블리로 작성된 함수를 사용할 수 있는 방법을 제공하며 Native 키워드를 사용해 메서드를 호출한다.

Reference

JNI Example

네이티브 메소드 라이브러리

메서드에 Native라는 키워드가 붙어있고 그 구현을 자바가 아닌 C나 C++로 한 것을 말한다.

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Thread.currentThread();
    }
}

예를 들어 Thread에는 currentThread()메서드가 있는데,

들어가보면 native가 붙어있어 네이티브 메서드인 것을 알 수 있다. currentThread()는 사용할 수 있도록 연결해주는 인터페이스 즉, JNI이고 실제 구현은 C로 되어있는 네이티브 메서드 라이브러리이다.

Reference

JVM 작동 방식

JVM 아키텍처

JVM Internals