15. JVM 아키텍처(JVM Architecture)

1. JVM(Java Virtual Machine)

1️⃣ JVM이란?

2️⃣ JVM의 역할

• OS 독립성 제공

• 메모리 관리

• 바이트코드 실행

• GC 수행

2. JVM 아키텍처(JVM Architecture)

1️⃣ JVM 아키텍처란?

1) JVM 아키텍처의 개념

2) JVM 전체 구조

           Java Source (.java)
                   ↓
            Compiler (javac)
                   ↓
           Bytecode (.class)
                   ↓
┌──────────────── JVM ────────────────┐
│  Class Loader                       │
│  Runtime Data Areas (Memory)        │
│  Execution Engine                   │
│  Garbage Collector                  │
└─────────────────────────────────────┘

2️⃣ JVM 아키텍처

1) Class Loader(클래스 로더)

1. Loading
• 클래스 파일 읽기

2. Linking
• Verify (검증)
• Prepare (메모리 할당)
• Resolve (참조 연결)

3. Initialization
• static 변수 초기화
• static 블록 실행

2) Runtime Data Area(실행 시 데이터 영역)

• 클래스 정보

• static 변수

• 메서드 정보

• 상수 풀

• 객체(Object), 인스턴스

• new로 생성된 모든 것

• 메서드 호출 정보

• 지역 변수

• 매개변수

• 현재 실행 중인 명령어 주소

• C/C++ 같은 네이티브 메서드 호출 시 사용

3) Execution Engine(실행 엔진)

• 바이트코드를 한 줄씩 해석하며 실행

• 느림

• 자주 실행되는 코드를 기계어로 컴파일하여 속도 향상

• 더 이상 사용되지 않는 객체 메모리 자동 회수

3️⃣ JVM 실행 흐름 요약

• .java 컴파일 → .class

• Class Loader 로딩

• Method Area에 클래스 정보 저장

• Heap에 객체 생성

• Stack에 메서드 호출

• Execution Engine 실행

• GC 메모리 정리

3. 스택(Stack)과 큐(Queue)

1️⃣ 스택(Stack)

1) 스택이란?

2) 스택의 기본 구조

┌───┐  ←Top
│ 3 │
│ 2 │
│ 1 │
└───┘

• Top: 가장 위의 데이터

• 삽입과 삭제는 Top에서만 이루어짐

3) 스택의 기본 연산

2️⃣ 큐(Queue)

1) 큐란?

2) 큐의 기본 구조

Front →[ 1 ][ 2 ][ 3 ] → Rear

• Front : 삭제 위치

• Rear : 삽입 위치

3) 큐의 기본 연산

3️⃣ 스택(Stack) vs 큐(Queue)

4️⃣ 실습

package jvm;

public class Stack01 {

    static void m1(int a){
        int b = 10;
        int sum = a+b;
        System.out.println("sum : " + sum);
    }

    static void m2(){
        System.out.println(1);
        System.out.println(2);
        System.out.println(3);
    }
    
    static void m3(){
        System.out.println("m3 호출됨");
        int num = 1;
        m3();                         // 재귀호출 -> 무한 반복 -> stackoverflow -> 데몬
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main 시작");
        m1(5);
        m2();
        System.out.println("main 끝");
    }
}

5️⃣ 필기 정리

4. Heap

1️⃣ Heap이란?

2️⃣ Heap에 저장되는 것

3️⃣실습

package jvm;

class Student {
    int no;   // 메모리에 뜨면 Heap에 뜰 것! static이 안붙어 있으니까!
    String name;
    int age;
    static String school = "그린아카데미";

    void setNo(int no){
        this.no = no;   // 그냥 no는 setNo스택에 있는 no / this.가 붙으면 setNo 호출되는 Heap에 있는 no 호출
    }

    // 책임 : 상태 확인
    void show(){
        System.out.println(no);
        System.out.println(name);
        System.out.println(age);
        System.out.println(school);
        System.out.println();
    }
}

public class Heap01 {

    static int num = 10;

    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        s1.no = 1;
        s1.name = "홍길동";
        s1.age = 20;
        s1.show();

        Student s2 = new Student();
        s2.no = 2;
        s2.name = "장보고";
        s2.age = 20;
        s2.show();

        s2.setNo(5);  // 장보고 번호 변경
        s2.show();

        System.out.println(Heap01.num);
    }
}

4️⃣ 필기 정리