JVM(JavaVirtualMachine) 파헤치기 (1)

문득 Java라는 언어를 공부하면서 JVM에 대한 궁금증이 생겼다.
단순히 작성한 코드를 실행시켜주는 가상컴퓨터 이다 라고만 알고 있었기에
어떻게 동작을하고 하는 역할은 무엇인지 궁금해졌기에 파헤쳐보고자 한다.

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JVM이란?
Java Virtual Machine의 줄임말로 Java를 실행시키기 위한 가상컴퓨터 환경을 말한다.

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그럼 JVM이 하는 역할의 무엇일까?

Java는 OS에 종속적이지 않다.

위와 같은 조건을 충족 시키며 작성한 코드가 실행되기 위해선 Java와 OS사이에 무언가가 필요하다.

그게 바로 JVM이다.

 

작성한 소스코드인(원시코드) *.java 를 cpu가 인식하기 위해선 기계어(010101000101...)로 변환이 이루어져야 한다.

 

그럼 *.java 가 바로 기계어로 변환되어 실행이 되는건가...?

아니다. *.java 파일은 우선 JVM이 인식을 할 수 있도록 java bytecode(*.class)로 변환이 이루어진다.

 

이 변환과정은 java 컴파일러에 의해 수행이 되어진다.

java 컴파일러는 JDK를 설치하면 bin폴더에 존재하는 javac.exe 이다.
javac 명령어를 통해 .class 파일을 생성할 수 있고 java 명령어를 통해 이 .class파일을 실행시킬 수 있다.

 

이제 OS에서 실행이 되는건가..?

아니다.... bytecode는 기계어가 아니므로 OS에서 바로 실행되지 않는다...!

 

이때 JVM이 OS가 이 bytecode를 이해할 수 있도록 해석해주는 역할을 한다.

이러한 JVM의 역할 덕분에 한 번 작성한 Java 코드가 OS에 상관 없이 실행이 될 수 있는 것이다.

 

*.java →  *.class 인 bytecode 형태로 변환 → JIT(Just In Time) 컴파일러를 통해 기계어(binary code)로 변환

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JIT (Just In Time)컴파일러란?

JIT 컴파일 또는 동적번역(dynamic translation)이라고 불린다.

JIT는 인터프리터 방식의 단점을 보완하기 위해 도입되었다.

프로그램이 실제 실행하는 시점에 기계어로 번역을 한다.

 

기계어는 캐시에 보관하기 때문에 한 번 컴파일된 코드는 빠르게 수행이 된다.

JIT 컴파일러가 기계어로 컴파일 하는 과정은 바이트 코드를 인터프리팅하는 것보다 훨씬 느리지만 한 번 수행되면 그 이후로는

빠르다. 그러나 한 번만 실행되는 코드라면 컴파일을 하지 않고 바로 인터프리팅하는 것이 유리하다.

 

JIT 컴파일러를 사용하는 JVM은 해당 메서드가 얼마나 자주 수행되는지 체크를 하고 일정 정도를 넘을때에만 컴파일을 수행한다.

 

인터프리터 방식이란?

인터프리터는 실행 시마다 소스 코드를 한 줄씩 기계어로 번역하는 방식이기 떄문에 실행 속도는 정적 컴파일 언어보다 느리다.

대표적인 인터프리터 언어는 파이썬, 자바스크립트, 데이터베이스 언어인 SQL 등이 존재한다.

인터프리터가 실행속도는 느리지만 프로그램 수정이 간단하다는 장점이 있다. 컴파일러는 소스코드를 번역해서 실행 파일을 만들기 때문에 프로그램에 수정 사항이 발생하면 소스 코드를 다시 컴파일해야 한다.

프로그램이 작고 간단하면 문제가 없지만 프로그램 덩치가 커지면 컴파일이 시간 단위가 되는 일이 많아진다. 하지만 인터프리터는 소스코드를 수정해서 실행시키면 끝이기에 수정이 빈번히 발생하는 용도의 프로그래밍에서 많이 사용된다.