JVM Internal

JVM

• 클래스 로더: JVM내로 클래스를 로드하고, 링크를 통해 배치하는 작업을 수행하는 모듈

• 실행 엔진: 바이트 코드를 실행시키는 역할
• 인터프리터: 바이트 코드를 한줄 씩 실행합니다.
• JIT 컴파일러: 인터피르터 효율을 높이기 위한 컴파일러로 인터프리터가 반복되는 코드를 발견하면 JIT 컴파일러가 반복되는 코드를 네이티브 코드로 바꿔줍니다. 그 다음부터 인터프리터는 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용합니다.
• GC(Garbage Collector): 가비지 컬렉터로 힙 영역에서 사용되지 않는 객체들을 제거하는 작업을 의미합니다.

• JNI(Java Native Interface): 자바 애플리케이션에서 C, C++, 어셈블리어로 작성된 함수를 사용할 수 있는 방법을 제공해줍니다. Native 키워드를 사용하여 메서드를 호출합니다. 대표적인 메서드는 Thread의 currentThread()입니다.

• Native Method Library: C, C++로 작성된 라이브러리 입니다.

Runtime Data Area

• The pc Register
• Each Java Virtual Machine thread has its own pc (program counter) register
• 어느 시점에라도 각 JVM thread 는 하나의 메서드를 실행하고 있음
• 그 메서드가 native 가 아니라면 pc 레지스터는 실행중인 JVM instruction의 주소를 가르킴
• 그 메서드가 native 라면 pc 레지스터의 값은 정의되지 않음
• pc 레지스터는 returnAddress 혹은 platform의 native pointer 를 담을 만큼 큼

• JVM Stack
• 모든 thread는 private 한 JVM stack을 가진다.
• JVM stack은 frames를 저장한다.
• JVM stack은 contiguous 하게 저장될 필요는 없다.
• JVM stack의 size는 설정으로 제한될 수 있으며 심지어 동적으로 변경하여 최소 사이즈를 가지게 할 수도 있다.
• JVM stack이 터지면 StackOverflowError 가 발생한다.
• JVM stack을 동적으로 변경하여 확장하는 것을 시도하였으나 메모리가 부족한 경우 OutOfMemoryError 가 발생한다.

• Heap
• JVM은 모든 JVM threads간에 공유되는 heap을 하나 가진다.
• heap은 run-time data 영역으로서 모든 class instances 와 arrays의 주소가 할당된다.
• heap은 jvm start-up 단계에서 생성된다.
• 객체의 heap저장 영역은 garbage collector 라고 불리는 automatic storage management system 에의해 reclaimed된다.
• heap의 메모리는 contiguous 할 필요 없다.
• heap의 크기는 고정되어 있을 수 도 있고 동적으로 변경될 수도 있다.
• gc와 같은 automatic storage management system이 감당할 수 없을 정도로 많은 computation을 요구하게 heap이 구성된다면 JVM은 OutOfMemoryError을 던진다.

• Method Area
• JVM은 모든 JVM threads간에 공유되는 method area를 하나 가진다.
• Method Area에는 per-class structures가 저장된다.
• run-time constant pool
• fields
• method data
• code for methods and construtors
• Method Area는 jvm start-up 단계에서 생성된다.
• Method Area의 메모리는 contiguous 할 필요 없다.
• Method Area의 크기는 고정되어 있을 수 도 있고 동적으로 변경될 수도 있다.
• 할당 받은 메모리 요청에대해 memory를 제공할 수 없을때 JVM은 OutOfMemoryError를 던진다.

• Run-time Constant Pool
• run-time constant pool은 per-class 혹은 per-interface인 constant_pool의 표현이다.
• compile-time 에 알 수 있는 numeric literals 부터 run-time 에 resolve되어야하는 method 나 field에 대한 참조까지 처리한다.
• 전통적인 cs에서의 symbol table과 비슷한 역할을 한다.
• 각 run-time contant pool은 JVM의 method area에 할당된다.
• run-time contant pool은 class 혹은 interface의 생성시 만들어진다.
• class 혹은 interface 를 생성할때 성생의 run-time constant pool이 JVM method area에 이용가능한 것을 초과한다면 JVM은 OutOfMemoryError를 던진다.

• Native Method Stacks
• Native method 를 담기위한 stack이다.
• Native Method - 자바가 아닌 언어에서 제공되는 메소드 e.g. C,C++
• 일반적으로 JVM threads 별로 가지고 있으며 thread 의 생성, 소멸 시 함께 생성, 소멸됨