JVM 내부 동작 원리

1. Java 프로그램 실행 과정

Java 소스 코드 작성 및 실행
- 개발자가 Java 소스 코드를 작성하고, Run 명령을 실행하면 Javac 컴파일러가 소스 코드를 바이트 코드(.class 파일)로 변환한다.
JVM의 역할
- JVM(Java Virtual Machine)은 바이트 코드를 읽고 실행하는 가상 머신이다.
  - 이때, Class Loader를 통해 .class 파일을 JVM 내부로 로드하고, Runtime Data Area에 배치한 후, Execution Engine이 이를 실행한다.

역할: .class 파일(바이트 코드)을 JVM의 Runtime Data Area로 로드하고, 클래스 간의 참조를 연결하는 작업을 수행한다.
- 로딩(Loading): .class 파일을 읽고 메모리에 로드한다.
- 링크(Linking): 클래스 간의 의존성을 확인하고 준비(Preparation)한다.
- 초기화(Initialization): 클래스 변수들을 초기화하고, 초기화 메서드 실행을 통해 Runtime Data Area에 배치한다.

JVM이 프로그램 실행 시 필요한 데이터를 저장하는 메모리 영역이다.
Runtime Data Area는 다음의 영역들로 구성된다:
1. Method Area (메소드 영역)
  - 역할: 클래스에 대한 구조 정보(메서드, 변수, 상수 풀 등)를 저장하는 공간.이곳에 저장된 정보는 모든 JVM 스레드에서 공유된다.
  - 저장되는 데이터:
    - 클래스 정보 (필드, 메서드, 상수 풀)
    - 스태틱 변수
2. Heap Area (힙 영역)
  - 역할: new 연산자로 생성된 객체와 배열이 저장되는 공간.모든 스레드에서 공유되며, GC(Garbage Collector)가 관리한다.
3. Stack Area (스택 영역)
  - 역할: 각 스레드가 사용하는 스택으로, 메서드 호출 시마다 스택 프레임이 생성되며 로컬 변수, 메서드 매개변수, 리턴값 등을 저장한다.
  - 저장되는 데이터:
    - 로컬 변수, 메서드 호출 정보, 리턴 주소
4. PC Register (프로그램 카운터 레지스터)
  - 역할: 현재 실행 중인 JVM 스레드의 명령 주소를 저장하는 공간.각 스레드마다 하나씩 할당된다.
5. Native Method Stack (네이티브 메소드 스택)
  - 역할: Java 외의 언어로 작성된 네이티브 메서드가 실행될 때 사용되는 스택 공간.예를 들어, C/C++로 작성된 메서드들이 호출되었을 때 저장된다.

Java 소스 코드는 Javac 컴파일러에 의해 바이트 코드(.class 파일)로 변환된다.
Class Loader가 바이트 코드를 Runtime Data Area로 로드한다.
Runtime Data Area에 로드된 바이트 코드는 Execution Engine에 의해 해석되고 실행된다.
- 이때 인터프리터와 JIT 컴파일러가 혼합된 방식으로 바이트 코드를 실행한다.
Garbage Collector가 주기적으로 힙 메모리를 관리하고, 더 이상 필요 없는 객체를 제거한다.