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Java 아키텍처와 동작 원리 소개

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

개발 툴

대상자

Java 개발자 및 초보 프로그래머

  • 난이도: 중간 (기초 개념 설명 포함)*

핵심 요약

  • Java는 JVM을 통해 플랫폼 독립성을 달성: .java 소스 코드 → 컴파일 → 플랫폼 독립적인 .class 바이트코드 → JVM에서 실행
  • JVM 구조: JDK → JRE → JVM → JIT (Just-In-Time Compiler) 계층 구조
  • JVM 실행 과정: 로딩 → 링킹 → 초기화 → 인터프리터/JIT 실행 → 메모리 할당 (Heap/Stack)
  • 핵심 용어: JDK, JRE, JVM, JIT

섹션별 세부 요약

1. Java 아키텍처 개요

  • Java의 플랫폼 독립성:

- .exe 파일은 플랫폼 종속적, .class 바이트코드는 플랫폼 독립적

- JVM이 바이트코드를 기계어로 변환하여 실행

  • JVM 정의:

- JVM (Java Virtual Machine), JRE (Java Runtime Environment), JDK (Java Development Kit)의 관계 설명

2. Java 아키텍처 계층 구조

  • JDK 구성 요소:

- 개발 도구 (javac, jar, javadoc) 포함

- JRE (JVM + 라이브러리 클래스) 포함

  • JRE 구성 요소:

- 실행 환경 제공 (JVM, Deployment Technologies, Base Libraries)

3. JVM 동작 원리 (클래스 로더 및 실행)

  • 컴파일 시간:

- .java → 컴파일 → .class 파일 생성

  • 런타임 단계:

- .classClass LoaderBytecode VerifierInterpreter/JIT → 메모리 할당 (Heap: 객체, Stack: 변수)

4. JVM의 클래스 로더 작동 방식

  • 로딩 (Loading):

- .class 파일 읽어 이진 데이터 생성 → 힙 메모리에 객체 생성

  • 링킹 (Linking):

- 검증 (Verification) → 준비 (Preparation) → 해소 (Resolution)

  • 초기화 (Initialization):

- 정적 변수 값 할당, 정적 블록 실행

  • JIT 컴파일러:

- 반복적인 인터프리터 단계 최적화 → 기계어로 변환 → 성능 향상

5. Java 아키텍처 실행 흐름

  • 소스 코드 실행 흐름:

- JDK → 바이트코드 생성 → JVM → 기계어로 변환 → JRE에서 실행 → 화면에 결과 출력

결론

  • 핵심 팁: JIT 컴파일러 사용으로 성능 최적화, Heap/Stack 메모리 관리 중요
  • 실무 적용: Java 애플리케이션 개발 시 JVM의 플랫폼 독립성과 JIT 최적화 기능을 활용하여 크로스 플랫폼 호환성 확보