Java의 컴파일부터 실행까지

Java

• Java의 가장 큰 특징이라고 한다면 플랫폼에 독립적인 언어라는 점을 꼽을 수 있겠다.
• 어느 하드웨어든, 어느 운영체제든 상관없이 컴파일된 코드(바이트코드)가 플랫폼 독립적이다.
• JVM(Java Virtual Machine)이라는 가상머신만 하드웨어에 설치되어 있다면 어떤 플랫폼이든 동일한 파일로 동일한 작업을 실행할 수 있다.

일반적인 프로그램의 실행 구조 / Java 프로그램의 실행 구조

Java의 컴파일부터 실행까지

컴파일

1. 자바로 작성된 소스코드 (.java)
2. Java Compiler가 자바 소스파일을 컴파일 → .java 파일에서 .class 파일로 변환됨
   • .class 파일은 컴퓨터가 읽을 수 없고, JVM이 읽을 수 있다.
   • .class 파일은 바이트코드로 작성되어 있다.

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실행

1. .class 파일을 JVM의 Class Loader에게 전달
2. Class Loader는 동적 로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩, 링크하여 런타임 데이터 영역(Runtime Data Area), 즉 JVM의 메모리에 올림
   • Class Loader의 세부 동작
     1. 로드: .class 파일을 JVM의 메모리에 로드
     2. 검증: 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사
     3. 준비: 클래스가 필요로 하는 메모리 할당 (필드, 메서드, 인터페이스…)
     4. 분석: 클래스의 상수 풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경
        • Symbolic References: 참조하는 클래스의 메모리 주소를 참조하는 것이 아닌, 참조하는 대상의 이름으로 참조하는 것
        • Direct References: 참조하는 클래스의 메모리 주소를 참조하는 것
     5. 초기화: 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화 (static field)
3. 실행 엔진(Execution Engine)이 JVM 메모리에 올라온 바이트코드를 명령어 단위로 하나씩 가져와 실행
   • 이때 실행 엔진은 두 가지 방식으로 명령어를 실행함
     1. 인터프리터(Interpreter): 바이트코드 명령어를 하나씩 해석하고 실행. 하나하나의 실행은 빠르나 전체적인 실행 속도가 느리다.
     2. JIT 컴파일러(Just-In-Time Compiler): 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입된 방식으로, 바이트 코드 전체를 컴파일하여 바이너리 코드로 변경하고 직접 실행하는 방식. 전체 실행 속도는 인터프리팅 방식보다 빠르다.

그럼 Java는 컴파일 언어인가요?

저는 이 질문의 대답이 궁금해서 이 글을 작성하게 되었습니다.

그러나 세상은 만만하지 않더군요...

이 문제를 같이 토론했던 친구들과의 카톡...

아래의 글을 참고해 주세요.

파이썬은 인터프리터언어입니까? · Wireframe

세 줄 요약

1. 컴파일러 언어와 인터프리터 언어로 프로그래밍 언어를 구별하는 것은 잘못된 구별이다 (Java는 좋은가요 나쁜가요와 비슷한 질문)
2. 최근의 언어들은 컴파일 방식과 인터프리터 방식을 혼합해서 쓴다 (대표적인 인터프리터 언어로 알려져 있는 Python도 JIT Compiler를 사용한다)
3. 반만 맞다고 하자