JVM

컴퓨터 안의 컴퓨터와 같다는 JVM이란 무엇일까?

JVM(Java Virtual Machine)은 Java 프로그래밍 언어의 중요한 구성 요소입니다. Java 프로그램의 실행 환경 역할을 하여 다양한 컴퓨터 시스템에서 실행할 수 있는 플랫폼 독립적인 방법을 제공합니다.


JVM을 이해하기 위해 컴퓨터가 프로그램을 실행하는 방법에 대한 기본적인 설명부터 시작하겠습니다. Java와 같은 고급 언어로 코드를 작성할 때 컴퓨터의 하드웨어가 이해하고 실행할 수 있는 명령으로 변환되어야 합니다. 이 변환 프로세스는 일반적으로 컴파일러에 의해 수행됩니다.


Java의 경우 컴파일이 약간 다르게 작동합니다. Java 소스 코드를 특정 하드웨어 플랫폼에서 실행되는 기계 코드로 직접 변환하는 대신 Java 프로그램은 바이트코드라는 특수 형식으로 컴파일됩니다. 바이트코드는 JVM에서 실행하도록 설계된 저수준 명령 집합입니다.


JVM은 이 바이트코드에 대한 인터프리터 또는 JIT(Just-In-Time) 컴파일러 역할을 합니다. Java 컴파일러에서 생성된 바이트코드를 가져와 호스트 운영 체제 및 하드웨어에서 실행할 수 있는 기계 코드로 변환합니다.


다음은 JVM 작동 방식에 대한 단계별 분석입니다.


컴파일

Java 소스 코드는 javac라고도 하는 Java 컴파일러에 의해 컴파일됩니다. 컴파일러는 소스 코드를 .class 파일에 저장되는 플랫폼 독립적인 바이트코드로 변환합니다.
클래스 로딩: Java 프로그램을 실행할 때 JVM은 필요한 바이트코드를 메모리에 로드합니다. 프로그램에 필요한 .class 파일을 찾아 읽습니다.

검증

JVM은 로드된 바이트코드에 대해 일련의 보안 및 무결성 검사를 수행합니다. 바이트 코드가 유효하고 Java 프로그래밍 언어의 규칙과 제한 사항을 준수하는지 확인합니다. 이 단계는 잠재적인 보안 취약성 및 런타임 오류를 방지하는 데 중요합니다.

실행

JVM이 바이트코드 명령을 하나씩 실행하기 시작합니다. 메모리 관리, 보안 및 예외 처리를 포함하여 프로그램에 필요한 런타임 환경을 제공합니다.

 

JIT(Just-In-Time Compilation)

프로그램이 실행될 때 JVM은 성능을 최적화하기 위해 JIT 컴파일이라는 기술을 사용할 수 있습니다. JVM은 바이트코드를 분석하고 자주 실행되는 코드 섹션(핫스팟)을 식별합니다. 그런 다음 이러한 핫스팟을 하드웨어에서 직접 실행할 수 있는 고도로 최적화된 기계 코드로 동적으로 변환합니다. 이 적응형 컴파일 프로세스는 프로그램의 전체 속도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

 

메모리 관리

JVM은 Java 프로그램에 대한 메모리 할당 및 할당 해제를 관리합니다. 객체와 변수가 필요할 때 자동으로 메모리를 할당하고 더 이상 사용하지 않을 때 메모리를 해제합니다. JVM에는 사용되지 않는 개체를 자동으로 식별하고 수집하여 메모리 리소스를 확보하고 메모리 누수를 방지하는 가비지 수집기가 포함되어 있습니다.

 

예외 처리

JVM은 프로그램 실행 중에 발생하는 오류 및 예외를 처리하기 위한 메커니즘을 제공합니다. 여기에는 개발자가 예외를 포착하고 처리할 수 있는 기본 제공 예외 처리 시스템이 포함되어 있어 프로그램이 오류를 정상적으로 복구할 수 있습니다.

JVM의 주요 이점 중 하나는 플랫폼 독립성입니다. Java 프로그램은 바이트코드로 컴파일되므로 기본 하드웨어나 운영 체제에 관계없이 JVM이 설치된 모든 시스템에서 실행할 수 있습니다. 이 "한 번 작성하고 어디서나 실행" 원칙은 Java의 인기와 광범위한 채택의 주요 요인이었습니다.


JVM은 또한 Java 프로그램의 기능을 확장하는 풍부한 라이브러리 및 API(Application Programming Interface) 세트를 제공합니다. 이러한 라이브러리는 개발자가 네트워킹, 데이터베이스 액세스, 사용자 인터페이스 개발 등과 같은 일반적인 프로그래밍 작업을 단순화하는 데 활용할 수 있는 사전 구축된 구성 요소 및 유틸리티를 제공합니다.


요약하면 JVM은 Java 프로그램을 실행할 수 있게 해주는 소프트웨어 구성 요소입니다. Java 바이트코드를 기계 코드로 변환하고, 메모리를 관리하고, 가비지 수집 및 예외 처리와 같은 런타임 서비스를 제공하고, 플랫폼 독립성을 보장합니다. JVM은 Java를 다재다능하고 안전하며 널리 채택되는 프로그래밍 언어로 만드는 데 중요한 역할을 합니다.