JVM 은 무엇인가.

JDK, JRE, JVM

JVM을 설명하려면 먼저 JDK에 대해 먼저 설명해야한다.

간략하게 설명하면 다음과 같다.

• JDK : Java로 애플리케이션을 개발하기위한 SDK. 개발할때 필요.
• JRE : 바이트 코드(정확히는 .class 파일. Java가 아니어도 됨.)를 실행하기 위한 환경.
• JVM : 바이트 코드를 실행시키는 가상 컴퓨터.

질문! 왜 굳이 JDK, JRE를 구분하여 만들었을까요?

목적이 다르다.

JDK는 개발자용으로 제공하는 소프트웨어고

JRE는 실행만을 위한 소프트웨어다.

출처:https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-JDK-JRE-JVM-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EA%B5%AC%EC%84%B1-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%F0%9F%92%AF-%EC%99%84%EB%B2%BD-%EC%B4%9D%EC%A0%95%EB%A6%AC

그래서 JDK를 보면 JRE를 포함한 개발도구들이 포함되어있다.

우리가 흔히 사용하는 java, javac(컴파일러), jar 같은 명령어들 (bin 경로에 존재하는)이 개발 툴에 속한다. (bin 경로에 있다고 모두 JDK 에 해당하는건 아니다. java 같은 명령어는 JRE 설치만해도 포함된다.)

그밖에 lib(런타임에 필요한 라이브러리들), include(네이티브 코드용 헤더 파일들)등이 있다.

출처:https://stackoverflow.com/questions/1906445/what-is-the-difference-between-jdk-and-jre

다음은 실제 JDK를 설치하고 디렉토리를 확인해본 내용들이다.

AI 로 해당 디렉토리를 분석해달라고 했을때의 답변이다. (참고)

• bin (JDK + JRE)
  • 실행 파일들이 들어있는 디렉토리.
  • JDK: javac(컴파일러), javadoc, javap 등 개발용 툴 포함.
  • JRE: java(실행기), keytool, policytool 등 런타임 관련 툴 포함.
• include (JDK)
  • C/C++ 네이티브 코드와 연동할 때 필요한 헤더 파일 제공.
  • JNI(Java Native Interface) 개발 시 사용.
• jre (JRE)
  • Java Runtime Environment 전체가 들어있는 디렉토리.
  • JVM, 표준 클래스 라이브러리, 실행 관련 리소스 포함.
  • JDK 안에 JRE가 포함되어 있으므로 이 디렉토리 존재.
• lib (JDK + JRE)
  • JDK: 개발 도구들이 사용하는 라이브러리.
  • JRE: JVM이 실행 시 필요한 표준 라이브러리(rt.jar 등).
• src.zip (JDK)
  • Java 표준 라이브러리의 소스 코드 압축본.
  • 학습이나 디버깅용으로 제공.
• javafx-src.zip (JDK)
  • JavaFX 관련 소스 코드 압축본. GUI 개발용.
• man (JDK)
  • 유닉스/리눅스 환경에서 사용하는 매뉴얼 페이지.
  • 각 명령어(java, javac 등)의 설명서.
• LICENSE, THIRD_PARTY_README, ASSEMBLY_EXCEPTION, commitId.txt, version.txt
  • 라이선스 및 버전 정보, 빌드 관련 문서.
  • JDK/JRE 모두에 해당하는 메타 정보.

반면 JRE는 런타임만을 위한 소프트웨어다.

그래서 대표적으로 표준 라이브러리 파일(rt.jar 같은 미리 작성된 jar 파일), JVM이 여기에 속하게 된다.

출처:https://www.ibm.com/kr-ko/think/topics/jvm-vs-jre-vs-jdk

(+추측의 내용)
공식적인 내용은 아니지만 과거에는 하드웨어 자원이 지금보다 훨씬 제한적이었고,
자바는 클라이언트/서버/임베디드 등 다양한 환경에 배포돼야 했다.
그래서 개발을 위한 완벽한 SDK(JDK)와 실행만을 위한 JRE를 구분하지 않았을까 싶다.
가장 큰 목적은 역할의 분리이겠지만 자원 절감이라는 효과도 있지 않았을까한다.

질문! 타 언어로 작성된(Kotlin, Scala로 작성된) 바이트 코드도 JRE로 실행이 가능한가요?

가능하다.

왜냐하면 JRE는 Java 파일을 실행하는게 아니기 때문이다.

.class 확장자인 바이트 코드를 기계어로 번역하는 역할을 한다.

그렇기에 클래스 파일(.class) 파일을 만들 수 있다면 타 언어로 작성되어도 실행이 가능하다.

추가 질문! 그럼 Java 라이브러리도 타 언어에서 실행이 가능한가요?

가능하다.

그래서 Kotlin에서도 import 문을 통해 Java 클래스를 호출한다.

이를 통해 JVM 위에서 돌아가는(.class 파일로 변경되는) 언어들은 서로 호환이 가능하게된다.

(JVM은 단순히 .class 파일을 실행하기만 할뿐.)

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Java의 실행순서

(해당 그림을 봐야 JVM 질문이 가능해진다.)

 

다음 그림과 같이 .java 파일을 javac(컴파일러)가 컴파일하면

바이트 코드가 나오고

이를 JVM이 알아서 해석, 컴파일하면 기계어가 나온다.

이 기계어를 CPU가 실행하게 되는것이다.

출처:https://velog.io/@fastdodge7/Java-%EC%9E%90%EB%B0%94%EC%9D%98-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

 

질문! JVM 구성 요소에 대해 설명해주세요!

JVM은 크게 3가지 구성 요소로 이루어집니다. (Java 8 버전 기준)

• class loader
  • bootstrap class loader : 기본 Java API 로드. (rt.jar 같은)
  • extention class loader : 확장 라이브러리 로드. (jre/lib/ext)
  • application class loader : 사용자가 작성한 클래스와 외부 라이브러리 로드.
• runtime data area
  • Thread 공통
    • Method Area :  클래스 메타 데이터들. 상수 풀, 메서드 코드들.
    • Heap : 객체, 배열. GC 대상.
    • Runtime Constant Pool
  • Thread 별 별도
    • PC Register : 현재 실행중인 명령어 주소 저장용 레지스터.
    • JVM Stack : 스택 프레임 저장용.(지역 변수, 피연산자, 반환값 등)
    • Native Method Stack : JNI 에서 사용하는 네이티브 코드용 Stack.
• execution engine
  • Interpreter : 바이트코드를 한줄씩 실행. (디폴트)
  • JIT Compiler (Just-In-Time) : 자주 실행되는 코드(핫 스팟)를 네이티브 코드로 컴파일하여 실행.
  • Garbage Collector : 참조되지 않는 객체들 메모리에서 해제.

참고

JRE, JDK 관련

• https://aws.amazon.com/ko/what-is/java-runtime-environment/
• https://stackoverflow.com/questions/1906445/what-is-the-difference-between-jdk-and-jre
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/windows/jdkfiles.html
• https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-JDK-JRE-JVM-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EA%B5%AC%EC%84%B1-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%F0%9F%92%AF-%EC%99%84%EB%B2%BD-%EC%B4%9D%EC%A0%95%EB%A6%AC