22 Feb 2023

[Java] 자바 컴파일 과정

프로그램이 실행되는 과정

컴파일 타임 환경

1. 자바 코드 작성(.java)

2. 자바 컴파일러(javac)가 자바 소스를 컴파일 -> 바이트 코드(.class)로 변환
3. 바이트 코드(.class)를 JVM의 클래스 로더에 전달

런타임 환경

1. 클래스 로더에서는 동적로딩(Dynamic Loading)을 통해 필요한 클래스들을 로딩 및 링크하여 런타임 데이터 영역(JVM의 메모리)에 올림
   • Class Loader의 세부 동작
     • 로딩 : 바이트 코드(.class)를 로드한 뒤 메소드 영역에 저장하는 동작을 수행함. 이 과정에서 JVM 스펙에 맞는지 확인하고 Java Version을 확인함
     • 링크
       • 검증 : 읽어 들인 클래스가 자바 언어 명세(Java Language Specification) 및 JVM 명세에 명시된 대로 구성되어 있는지 검사
       • 준비 : 클래스가 필요로 하는 메모리를 할당하고, 클래스에서 정의된 필드, 메서드, 인터페이스를 나타내는 데이터 구조를 준비
       • 분석 : 심볼릭 레퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 레퍼런스로 변경
     • 초기화 : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화함. 즉, static 필드들이 설정된 값으로 초기화

2. 실행엔진은 JVM 메모리에 올라온 바이트 코드들을 명령어 단위로 하나씩 가져와서 실행

   • 인터프리터 : 바이트 코드 명령어를 하나씩 읽어서 해석하고 실행함. 한 개 한 개의 실행 속도는 빠르나, 전체적인 실행 속도는 느림

   • JIT(Just-In-Time) 컴파일러 : 인터프리터의 단점을 보완하기 위해 도입된 방식으로 바이트 코드 전체를 컴파일해 바이너리 코드로 변경 후, 이후에는 해당 메서드를 더 이상 인터프리팅하지 않고, 바이너리 코드로 직접 실행하는 방식. 하나씩 인터프리팅하여 실행하는 것이 아닌 바이트 코드 전체가 컴파일된 바이너리 코드를 실행하는 것이기 때문에 전체적인 실행속도는 인터프리팅 방식보다 빠름

그림으로는 아래처럼 표현할 수 있음 출처

컴파일 타임과 런타임의 차이

컴파일 타임 : 작성한 소스코드가 컴파일 과정을 통해 기계가 읽을 수 있는 기계어로 변환되는 과정

런타임 : 컴파일 타임 이후 프로그램이 동작되어지는 때

**컴파일타임 오류(컴파일 중 발생하는 오류)**

• Syntax 오류
• Type Check 오류

런타임 오류(실행이 되어야만 확인되는 오류)

• 0 나누기 오류
• NULL 참조 오류
• 메모리 부족 오류

JVM(Java Virtual Machine)이란?

Java 프로그램 실행환경을 만들어주는 소프트웨어

자바 코드를 컴파일하여 바이트 코드(.class)로 만들면 자바 가상 머신 환경에서 실행됨

JVM은 JRE(Java Runtime Environment, 자바 실행 환경)에 포함되어 있음

JVM이 있기 때문에 Java는 플랫폼 독립적인 언어가 됨

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