Java(자바) 코드를 실행하면 벌어지는 일

11 Aug 2020

여기 Java로 작성된 코드가 하나 있다.

public class Main{
    public static void main(String[] args){
      System.out.println("hello world!");
    }
}

Java 환경에서 해당 코드를 어떻게 실행하는지 알아보자.

Java에서의 프로그램 실행 과정

1. Java로 작성된 코드를 javac(Java 컴파일러)를 이용, Java 바이트 코드로 컴파일 한다.
2. 컴파일된 Java 바이트 코드들은 ClassLoader(클래스 로더)에 의해 Runtime Data Area(런타임 데이터 영역)에 로드한다.
3. Execution Engine(실행 엔진)이 메모리에 로딩된 바이트 코드를 기계어로 바꾸어 명령어 단위로 실행 한다.

1. javac 컴파일

• Java Source(.java)는 javac(Java 컴파일러)에 의해, 자바 코드 파일(.java)에서 자바 바이트 코드(.class)로 컴파일 된다

2. ClassLoader(클래스 로더)

• 컴파일된 바이트코드는 JVM의 클래스 로더에 전달된다.
• 클래스 로더는 애플리케이션 런타임 중 필요한 클래스 파일들을 동적으로 Runtime Data Area(런타임 데이터 영역 = JVM의 메모리)에 로드한다
• 즉, 실행 중에 필요한 클래스 파일을 메모리에 올리는 역할

자세한 클래스로더 설명

3. Execution Engine(실행 엔진)

• 실행 엔진은 클래스 로더를 통해 런타임 데이터 영역에 배치된 바이트 코드들를 명령어 단위로 읽어서 실행한다.
• 자바 바이트 코드는 기계가 바로 수행할 수 있는 언어보다는 인간이 읽기 편한 언어에 가깝기 때문에, 실행 엔진은 자바 바이트코드들을 JVM 내부에서 기계가 실행 할 수 있는 형태로 변경한다.

이때 JVM은 인터프리터와 JIT(Just-In-Time)컴파일러를 사용한다.

인터프리터

• 인터프리터는 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 네이티브 코드로 변환하고 실행한다
• 인터프리팅 방식은 해석은 빠르나, 실행시간이 길고 느리다

JIT(just-in-time) 컴파일러

• JIT 컴파일러는 인터프리터의 단점(= 실행시간이 느림)을 보완하기 위해 사용 한다
• JIT 컴파일러는 자주 사용되는 클래스나 메소드의 바이트 코드 전체를 컴파일 하여 네이티브 코드로 변환
• 해당 네이티브 코드를 캐시에 보관하며, 캐시에 보관된 네이티브 코드는 이후 향상된 성능으로 빠르게 수행