JVM 구조
아시다시피, 자바는 운영체제의 종류와 무관하게 실행가능하다.
자바 코드를 컴파일해서 얻은 바이트 코드를 해당 운영체제가 읽을 수 있는 기계어로 바꿔준다.
JVM은 크게 4가지로 나뉜다.
1. Class Loader
자바로 코드를 작성하면 java파일이 생성된다.
.java파일을 컴파일하면 .class파일(바이트 코드)이 생성된다.
이렇게 생성된 .class파일들을 JVM이 할당받은 메모리 영역인 Runtime Data Area에 적재하는 역할을 Class Loader가 한다.
여러 종류의 클래스 로더
- Bootstrap ClassLoader : jre의 lib폴더의 rt.jar 파일 속 기본 자바 API 라이브러리 로드.
- Extension ClassLoader : jre의 lib폴더의 ext폴더에 모든 확장 코어 클래스파일 로드.
- Application ClassLoader : 사용자가 만든 클래스파일 로드.
2. Execution Engine
Class Loader가 적재한 클래스(.class 바이트 코드)를 기계어로 번경해 명령어 단위로 실행한다.
3. Garbage Collector
Heap, Stack, Method 메모리 영역에 생성된 객체들 중 참조되지 않은 객체를 찾아 제거한다.
4. Runtime Data Area
JVM의 메모리 영역. 어플리케이션을 실행할 때 쓰이는 데이터를 적재.
이 영역도 여러갈래로 나뉜다.
자바 런타임 메모리 구조
1. Method Area
모든 클래스의 정보가 저장되는 공간.
클래스의 필드와 메소드 정보, Constant Pool(상수 풀: 리터럴 상수 값, 객체 참조를 저장), static 변수 등을 생성하고 저장
2. Heap Area
모든 인스턴스 오브젝트가 저장되는 공간.
new 키워드로 생성된 객체가 저장되는 영역.
메소드 영역에 있는 클래스만 생성이 가능. GC가 참조되지 않는 메모리를 확인하고 제거
3. Stack Area
지역 변수, 파라미터, 리턴 값, 임시 값 등 저장되는 곳
각 쓰레드마다 개별적으로 스택이 생성된다.
메소드를 호출할 때 스택에 스택 프레임이라는 스택 메모리가 쌓이는 방식.
4. PC Register(CPU의 레지스터와 다름)
쓰레드가 생성될 때마다 생성되는 영역.
Program Counter, 즉 현재 쓰레드가 실행되는 부분의 주소와 명령을 저장.
5. Native Method Stack
자바 외 언어로 작성된 코드를 위한 메모리 영역.
여기서 heap, Method Area는 쓰레드끼리 공유하고,
stack, pc register, native method stack은 서로 공유되지 않고 각자 생성한다.
heap과 GC
원래는 JVM이 관리하지만, 최신 자바는 OS과 관리해서
할당받아 실행하지 않는다는 장점이 있다.
Heap 영역은 5개 영역으로 나뉜다.
eden, survivor1, survivor2, old, permanent
Minor GC : New 영역에서 일어나는 GC
최초에 객체가 생성되면 eden 영역에 생성된다.
eden이 가득차면 survivor1 영역에 메모리 그대로 복사 후 survivor1 제외한 영역 객체 제거
이후 eden, survivor1 모두 차면, 그 중에 참조되고 있는 객체가 있는지 확인
참조되고 있는 객체만 survivor2로 이동 후 다른 영역 객체 제거
위 과정을 여러번해서 survivor2에 남으면, old영역으로 이동시킨다.
Major GC : old 영역에서 일어나는 GC
old 영역에서 참조되지 않은 객체들을 모아 한번에 제거한다.
제거되어 heap 중간중간 빈 공간을 다시 재구성해 채운다.
(그래서 GC가 일어나면 GC를 다루는 쓰레드 이외엔 모든 쓰레드가 정지한다.)