JVM 이란?

자바 가상머신으로 자바 바이트 코드를 실행할 수 있는 주체

JVM 역할

• 실행될 클래스 파일을 메모리에 로드 후 초기화 작업 수행
• 메서드와 클래스변수들을 해당 메모리 영역에 배치
• 클래스로드가 끝난 후 JVM은 main메서드를 찾아 지역변수, 객체변수, 참조변수를 스택에 쌓음
• 다음 라인을 진행하면서 상황에 맞는 작업 수행(함수 호출, 객체 할당 등)

JVM 구성

JVM 구성은 크게 4가지로 나눌 수 있습니다.

Class Loader, Execution Engine, Garbage Collector, Runtime Data Area

• Class Loader JVM 내로 class 파일을 로드하고 Link 작업을 통해 배치 등의 작업을 한다. 런타임시에 클래스를 로드한다.

• Execution Engine Class Loader를 통해 JVM 내부로 넘어와 Runtime Data Area(JVM 메모리)에 배치된 Byte code들을 명령어 단위로 실행시킨다.

• Garbage Collector 생성된 객체의 생존 여부를 판단하여, 더이상 참조되지 않거나 null 인 객체의 메모리를 해체시켜 메모리를 반납한다.

Runtime Data Area

Java 어플리케이션을 실행하면서 할당받은 메모리 영역. Class Loader에서 준비한 데이터들을 보관하는 저장소.

Method(Static) Area, Heap Area, Stack Area, PC Register, Native Method Stack *총 5개 요소로 구성

Method(Static) Area

• JVM이 읽어들인 클래스와 인터페이스 대한 런타임 상수 풀, 멤버 변수(필드), 클래스 변수(Static 변수), 생성자와 메소드를 저장하는 공간이다.

• Runtime Constant Pool

  • 메소드 영역에 포함되지만 독자적 중요성이 있다.
  • 클래스 파일 constant_pool 테이블에 해당하는 영역이다.
  • 클래스와 인터페이스 상수, 메소드와 필드에 대한 모든 레퍼런스를 저장한다.
  • JVM은 런타임 상수 풀을 통해 해당 메소드나 필드의 실제 메모리 상 주소를 찾아 참조한다

Heap Area

• JVM이 관리하는 프로그램 상에서 데이터를 저장하기 위해 런타임 시 동적으로 할당하여 사용하는 영역이다.
• New 연산자로 생성된 객체 또는 객체(인스턴스)와 배열을 저장한다.
• 힙 영역에 생성된 객체와 배열은 스택 영역의 변수나 다른 객체의 필드에서 참조한다.
• 참조하는 변수나 필드가 없다면 의미 없는 객체가 되어 GC의 대상이 된다.
• 힙 영역의 사용기간 및 스레드 공유 범위
  • 객체가 더 이상 사용되지 않거나 명시적으로 null 선언 시
  • GC(Garbage Collection) 대상
  • 구성 방식이나 GC 방법은 JVM 벤더마다 다를 수 있다.
  • 모든 스레드에서 공유한다.

Stack Area

• 각 스레드마다 하나씩 존재하며, 스레드가 시작될 때 할당된다.
• 메소드를 호출할 때마다 프레임(Frame)을 추가(push)하고 메소드가 종료되면 해당 프레임을 제거(pop)하는 동작을 수행한다.
• 선입후출(FILO, First In Last Out) 구조로 push와 pop 기능 사용
• 메소드 호출 시 생성되는 스레드 수행정보를 기록하는 Frame을 저장
• 메소드 정보, 지역변수, 매개변수, 연산 중 발생하는 임시 데이터 저장
• 기본(원시)타입 변수는 스택 영역에 직접 값을 가진다.
• 참조타임 변수는 힙 영역이나 메소드 영역의 객체 주소를 가진다.

PC Register

• 현재 수행 중인 JVM 명령 주소를 갖는다.
• 프로그램 실행은 CPU에서 인스트럭션(Instruction)을 수행.
• CPU는 인스트럭션을 수행하는 동안 필요한 정보를 CPU 내 기억장치인 레지스터에 저장한다.
• 연산 결곽값을 메모리에 전달하기 전 저장하는 CPU 내의 기억장치

Native Method Stack Area

• 자바 외 언어로 작성된 네이티브 코드를 위한 Stack이다.
• 즉, JNI(Java Native Interface)를 통해 호출되는 C/C++ 등의 코드를 수행하기 위한 스택이다.
• 네이티브 메소드의 매개변수, 지역변수 등을 바이트 코드로 저장한다.

참고한 자료
https://hoonmaro.tistory.com/19
https://qlyh8.tistory.com/178
https://jeong-pro.tistory.com/148

수정이력
2019.08.07 최초작성

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정대희 (Daehee Jeong)

4년차 백엔드 개발자입니다.
Domain-Driven Design, MSA에 관심이 많습니다.
배움이 두렵지 않으며, 학습한 것을 실무에 적용하고 내것으로 만들기를 좋아합니다.

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