[Java] Java의 특징, Java 실행 과정, 인터프리터와 JIT 컴파일러

✅ Java의 특징

- Java는 JVM 기반으로 동작하는 객체 지향 언어이다.

- Java 프로그램은 운영체제 위에서 바로 실행되는 것이 아니라, JVM 위에서 실행된다.

    따라서 Java 프로그램은 어떠한 하드웨어든 JVM이 설치되어 있기만 하다면,

    운영체제에 의존하지 않고 (즉, 자바 실행 코드를 변경하지 않고도) 동작한다.

    (WORA - Write Once, Run Anywhere)

 

- 자바 개발자는 메모리를 할당과 해제에 직접 관여할 책임을 갖지 않는다.

        메모리 할당은 객체를 생성하면 JVM이 자동으로 할당해준다.

        메모리 해제는 JVM의 가비지 컬렉션에 의해 자동으로 이루어진다.

    즉, 개발자는 애플리케이션 레벨만 신경 쓰면 되고, OS 레벨까지는 신경 쓰지 않아도 된다.

    따라서 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.

 

- 그러나 C, C++같은 네이티브 언어에 비해 실행 속도가 상대적으로 느리고,

    개발자가 메모리 할당과 해제를 직접 할 수 없기 때문에 메모리 사용량이 많아질 수 있다는 단점이 있다.

 

✅ Java 프로그램 실행 과정

 

- 자바 컴파일러가 자바 소스코드를 자바 바이트코드로 변환하여 .class 파일을 생성한다.

- 런타임에 JVM 클래스 로더가 .class 파일을 읽어서 JVM의 Runtime Data Area에 load 한다. (Lazy loading 방식)

    - 언제 로드되느냐? 클래스가 생성, 호출, 참조될 경우에

    - 이 과정에서 링킹과 초기화 를 수행한다.

- JVM execution engine이 바이트코드를 기계어(네이티브 코드)로 변환하여 실행한다.

    - 이 때 인터프리터와 JIT 컴파일러가 관여한다.

 

✅ 인터프리터 방식과 JIT(Just-In-Time) 컴파일 방식

 

JVM은 JVM Runtime Data Area에 로드된 자바 바이트코드(.class)를 다시 네이티브 코드로 번역하여 실행시킨다.

 

🐥 인터프리터 방식

인터프리터 방식에서는 바이트코드를 한 줄씩 읽어서 해석하고 실행시킨다.

 

 - 한 줄 단위의 실행은 빠르지만,

    반복적인 코드가 많을 경우 매번 해석 후 실행해야 하므로, 전체 실행 속도가 느리다는 단점이 있다.

 

🐥 JIT 컴파일 방식

JIT 컴파일 방식은 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입되었다.

 

- 자바 바이트코드는 기본적으로는 인터프리터 방식으로 실행된다.

- 실행 중 반복적인 코드(이것을 핫스팟이라고 한다)를 발견하면, JVM은 적절한 시점에 해당 바이트코드 전체를 컴파일하여 네이티브 코드로 만들고 이것을 캐싱한다.

- 이후부터는 핫스팟 코드에 대해서는 인터프리팅 과정을 생략하고 캐싱된 네이티브 코드를 바로 실행한다.

 

- JIT 컴파일 방식에서는 반복적으로 실행되는 코드가 많을수록 성능이 크게 향상된다.

- 그러나 네이티브 코드로 컴파일하기 위해 추가적인 리소스를 사용한다는 단점이 있다.

 

✅ References

- https://www.inflearn.com/course/%EC%B7%A8%EC%97%85%EC%A0%84%EB%9E%B5-%EB%8F%85%ED%95%98%EA%B2%8C-%EC%8B%9C%EC%9E%91%ED%95%98%EB%8A%94-java-part1/dashboard

- https://www.youtube.com/watch?v=VvVruEDCSSY