Java Virtual Machine의 줄임말로 자바를 실행하기 위한 가상 머신을 의미한다.
Java는 OS에 종속적이지 않다는 특징이 있는데 이를 위해서 OS와 독립적으로 JAVA를 실행시켜 주는 역할을 하게 된다.
자바의 컴파일 과정
일종의 가상 머신이다.
우리가 작성한 java 코드 (원시 코드)는 CPU가 인식하지 못하기 때문에 기계어로 번역을 해주어야 한다.
JVM이 기계어로 번역해 주기 때문에 JVM이 읽을 수 있는 코드인 Java Bytecode (. class) 파일로 번역을 해서 JVM에 전달해 주게 된다.
우리는 java코드만 작성하여 class 파일만 생성하면 JVM을 통해 OS에 무관하게 실행시킬 수 있는 것이다.
자바 컴파일러
JDK 설치하면 bin에 존재하는 javac.exe
javac 명령어를 통해 .java를 JVM이 읽을 수 있는 파일인 .class로 컴파일할 수 있다.
동작 순서
Parse: *.java 소스파일을 읽은 뒤 결과 토큰을 AST(Abastract Syntax Tree) 노드에 매핑한다.
Enter: 정의된 심볼들을 심볼테이블(Symbol table)에 저장한다.
Process annotations: 요청된 경우 지정된 컴파일 위치에서 찾은 애너테이션을 처리합니다.
Attribute: 구문 트리에 속성을 부여하며, 이름 확인, 유형 검사 및 상수 정의가 포함된다.
Flow: 이전 단계의 트리에 대한 데이터 흐름을 분석합니다. 여기에 할당 및 도달 가능성에 대한 검사도 포함됩니다.
Desugar: AST를 다시 작성하고 몇몇 syntactic sugar 들을 번역합니다.
Generate: *.class 파일을 생성합니다.
JVM 특징
스택 기반 가상 머신
레지스터 기반으로 동작하지 않고 스택 기반으로 동작한다.
심볼릭 레퍼런스
명시적인 메모리 주소 기반 참조가 아니라 심볼릭 참조를 사용한다. (그 자체가 값인 기본형은 제외)
심볼릭 레퍼런스는 참고하는 클래스의 특정 메모리 주소를 참조 관계로 구성한 것이 아니라 참조하는 대상의 이름만을 지칭한 것이다.
가비지 컬렉션
클래스 인스턴스는 사용자에 의해 생성, 가비지 컬렉션에 의해 소멸
기본 자료형 크기 명확
전통적인 언어는 플랫폼에 따라 int형의 크기가 변화. 반면 JVM은 명확하게 크기를 정해두어 플랫폼에 독립적
네트워크 바이트 오더
클래스 파일은 네트워크 전송 시 사용되는 바이트 오더 사용 (빅 엔디안)
빅 엔디안 vs 리틀 엔디안
바이트 오더란? 메모리 주소를 부여하는 순서를 말한다.
빅 엔디안: 낮은 주소에 데이터의 높은 바이트(MSB, Most Significant Byte)부터 저장, 평소 사람이 사용하는 선형 방식과 같아서 메모리에 저장된 그대로 읽기 가능.
리틀 엔디안: 낮은 주소에 데이터의 낮은 바이트(LSB, Least Significant Byte)를 저장하는 방식. 반대로 읽어어 한다.
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JIT 컴파일러
자바 바이트 코드는 기계가 바로 이해할 수 있는 언어가 아니다. (인간이 보기 편한 형태로 기술된 것)
JVM은 기계어로 번역하기 위해 인터프리터 사용했었다.
JIT는 인터프리터의 단점을 보안하기 위해서 추가되었다. 인터프리터 방식으로 동작하다가 적절한 시점에 바이트 코드 전체를 네이티브 코드로 바꾸는 작업을 한다. 그다음부터는 네티이브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용한다.
네이티브 코드를 실행하는 것이 하나씩 인터프리팅 하는 것보다 빠르고, 네이티브 코드는 캐시에 보관하기 때문에 한 번 컴파일된 코드는 계속 빠르게 수행된다.
JIT 컴파일러가 컴파일하는 과정은 바이트코드를 하나씩 인터프리팅하는 것보다 훨씬 오래 걸리기에 만약, 한 번만 실행되는 코드라면 컴파일하지 않고 인터프리팅하는 게 유리하다. 따라서 컴파일러를 사용하는 JVM들은 내부에서 해당 메서드의 수행빈도를 확인 후 일정 정도를 넘을 때 컴파일을 수행한다.
