[Java]자바 컴파일 프로세스 정리

 

자바는 플랫폼 독립적인 언어로, 다양한 OS(운영 체제에서) 실행이 가능하다.

그 이유는 자바는 컴파일 과정을 통해서 바이트 코드로 변환되고, 해당 바이트 코드는 JVM에서 실행되기 때문이다.

 

컴파일 과정은 크게 두 단계로 나눌 수 있다.

 

1. 자바 소스 파일(.java)을 바이트 코드(.class)로 변환하는 과정.

자바 컴파일러가 소스 코드를 바이트 코드로 변환하여 JVM에서 실행할 수 있게 한다. 

 

2. 바이트 코드를 JVM에서 실행하는 과정.

JVM은 바이트 코드를 해석하고 실행하는 역할을 한다.

소스 코드를 바이트로 변환하는 과정에서 다양한 최적화 작업을 수행한다. 최적화는 실행속도와 메모리 사용량을 줄일 수 있다.

 

 

 

자바 컴파일 프로세스

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1. 개발자가 자바 소스코드를 작성.

2. 자바 컴파일러가 자바 소스파일을 컴파일 한다. (이 때 나오는 파일은 자바 바이트 코드(.class) 파일로 아직 컴퓨터가 읽을 수 없는 상태.)

3. 컴파일 된 바이트 코드를 JVM의 클래스 로더에게 전달.

4. 클래스 로더는 동적로딩을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역, 즉 JVM의 메모리에 올린다.

5. 실행엔진은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행. 이때 실행 엔진은 두 가지 방식으로 변경한다.

    1) 인터프리터: 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행합니다. 하나하나의 실행은 빠르나, 전체적인 실행 속도가 느리다는 단점이 있다.

    2) JIT 컴파일러: 인터프리터의 단점을 보왆기 위해 도입된 방식으로 바이트 코드 전체를 컴파일 하여 바이너리 코드로 변경하고 이후에는 해당 메서드를 더 이상 인터프리팅 하지 않고, 바이너리 코드로 직접 실행하는 방식이다.

하나씩 실행하는 것이 아닌 바이트 코드 전체가 컴파일 된 바이너리 코드를 실행하는 것이기 때문에 전체적인 실행속도는 인터프리팅 방식보다 빠르다.

 

클래스 로더 세부 동작

1. 로드 : 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리에 로드합니다.
2. 검증 : 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사합니다.
3. 준비 : 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당합니다. (필드, 메서드, 인터페이스 등등)
4. 분석 : 클래스의 상수 풀 내 모든 심볼릭 레퍼런스를 다이렉트 레퍼런스로 변경합니다.
5. 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화합니다. (static 필드)

 

 

 

참고 자료

 

https://f-lab.kr/insight/java-compilation-process-jvm-20240806

자바의 컴파일 과정과 JVM의 역할

https://ssocoit.tistory.com/270

[Java] Java의 컴파일 과정을 최대한 쉽게 이해해보자

https://velog.io/@daehoon12/Java-JVM%EA%B3%BC-%EC%9E%90%EB%B0%94-%EC%BB%B4%ED%8C%8C%EC%9D%BC-%EA%B3%BC%EC%A0%95

[Java] JVM과 자바 컴파일 과정