[JAVA] 자바 프로그램 실행 과정 및 기본 구조

1. 자바 프로그램 실행 과정

    1.1. JVM

2. 자바의 기본 구조

3. 자바 프로그램 분석

 

1. 자바 프로그램 실행 과정

Java언어로 프로그래밍된 파일을 Java컴파일러가 가상 기계어 파일인 Java클래스 파일로 만든다. 다시 말해, 소스 코드를 Java바이트 코드로 번역한다. 이후 Java바이트 코드를 JVM이 읽고 실행하게 된다.

 

● 자바 바이트 코드

JVM이 이해할 수 있는 언어로 변환된 자바 소스 코드를 의미한다. 자바 컴파일러에 의해 변환되는 코드의 명령어 크기가 1바이트라서 자바 바이트 코드라고 불린다.

이러한 자바 바이트 코드의 확장자는. class이며 자바 바이트 코드는 자바 가상 머신만 설치되어 있으면, 어떤 운영체제에서 라도 실행될 수 있다.

 

1.1. JVM이란?

JVM은 JavaVirtual Machine의 줄임말로 wirte once, run erveywhere 즉 OS마다 따로 코드를 작성해야 하는 번거로움 업이 Java가 플랫폼에 독립적일 수 있게 만들어준다.

예를 들어 C 프로그램은 바로 기계어로 컴파일하므로 HW 기종에 맞게 컴파일되어야 한다. 이를 '플랫폼에 종속적'이다. 라고 한다. 반면 Java 프로그램은 중간 단계 언어로 컴파일하여 JVM만 각 OS만 설치되어 있다면 HW 기종에 상관없이 단 한 번만 컴파일하면 된다. 이를 '플랫폼에 독립적'이라고 한다.

간단히 말해 JVM은 Java 클래스 파일을 로드하고 바이트 코드를 해석하며, 메모리 등의 자원을 할당하고 관리하며 정보를 처리하는 작업을 하는 프로그램이다.

● Java Compiler

Java Source파일을 JVM이 해석할 수 있는 Java Byte Code(. class)로 변경한다. 일반적인 윈도우 프로그램의 경우, Compile 이후 Assembly 언어로 구성된 파일이 생성된다.

 

● Class Loader

JVM내로. class파일들을 Load 한다. Loading 된 클래스들을 Runtime Data Area에 배치된다. 일반적인 윈도우 프로그램의 경우 Load 과정은 OS가 주도한다.

 

● Execution Engine

Loading 된 클래스의 Bytecode를 해석한다. 이 과정에서 ByteCode가 BinaryCode로 변경된다. 일반적인 윈도우 프로그램의 경우 Assembier가 Assembly언어로 쓰인 코드 파일을 BinaryCode로 변경한다.

 

● Runtime Data Area

JVM이 프로세스로써 수행되기 위해 OS로부터 할당받는 메모리 영역이다. 저장 목적에 따라 다음과 같이 5개로 나눌 수 있다.

 

  - Method Area

모든 Thread에게 공유된다. 클래스 정보, 변수 정보, Method정보, static변수 정보, 상수 정보 등이 저장되는 영역

  - Heap Area

모든 Thread에게 공유된다. new 명령어로 생성된 인스턴스와 객체가 저장되는 구역, 공간이 부족해지면 Garbage Collection이 실행된다.

  - Stack Area

각 스레드마다 하나씩 생성된다. Method안에서 사용되는 값들(매개변수, 지역변수, 리턴 값 등)이 저장되는 구역, 메서드가 호출될 때 LIFO로 하나씩 생성되고, 메서드 실행이 완료되면 LIFO로 하나씩 지워진다.

  - PC Register

각 스레드마다 하나씩 생성된다. CPU의 Register와 역할이 비슷하다. 현재 수행 중인 JVM명령의 주소 값이 저장된다.

  - Native Method Stack

각 스레드마다 하나씩 생성된다. 다른 언어(C/C++ 등)의 메서드 호출을 위해 할당되는 구역 언어에 맞게 Stack이 형성되는 구역이다. JNI(Java Native Interface)라는 표준 규약을 제공한다.

 

2. 자바의 기본 구조

 

3. 자바 프로그램 분석

 

● Package

자바 소스파일을 기능별로 분류하는 방법이라고 생각하면 된다.

분류 기능 외에도 클래스명이 충돌하지 않도록 하는 것

 

● import

다른 패키지에 있는 클래스를 불러와서 사용하겠다고 표시하는 기능

 

● public static void main(String [] args){}

객체의 생성 및 사용

 

● Date date = new Date();

new라는 연산자를 사용하여 Date객체를 만듦

 

● public class HelloJava {}

자바에서는 보통 하나의 파일에 하나의 class를 작성한다. public이 붙어 있는 클래스일 경우에 반드시 클래스 파일 이름이 되어야 한다.

HelloJava라는 객체를 정의하는 부분

자바에서 프로그램 실행의 시작점이 되는 부분

Java Virtual Machine은 프로그램이 로드된 후 main() 메서드를 찾아서 프로그램을 시작

 

● System.out.println();

인자로 주어진 값을 화면에 출력하는 기능

System클래스는 java.lang패키지 내에 있는데 이 패키지는 우리가 import를 하지 않아도 자동으로 import 되어 지기 때문에 바로 사용 가능

out은 System이 가지고 있는 출력을 하는 객체

System은 입력을 담당하는 in객체도 가지고 있음

println()은 out객체가 가진 출력 기능을 하는 메서드