Java와 JVM -3

저번 포스팅에서 아래의 4가지 기술중  The Java Programming Language,The Java Class File Format 에 대해 알아보았다. 

- The Java Programming Language

- The Java Class File Format

- The Java Application Interface

- The Java Virtual Machine(JVM)

오늘은 The Java Application Interface와 The Java Virtual Machine(JVM)에 대해 자세히 알아보자. 

The Java Application Interface

Java Application Interface,즉 Java API는 한마디로 Runtime Library의 집합이라고 할 수 있다. 앞서 Class파일을 수행하기 위해서는 JRE가 필요하다고 하였다. 이 JRE는 말 그대로 Java 실행 환경이다. 여기에는 Java Virtual Machine과 Java API,그리고 Native Method등이 포함되어 있다. 

Java API는 OS 시스템과 Java 프로그램의 사이를 이어주는 가교의 역할을 한다. Java API는 Native Method를 통해 OS자원과 연계되어 있고 다른 한 편으로는 Java프로그램과 맞닥뜨리고 있다. 그야말로 Interface의 역할을 하고 있는 셈이다. 

만약 java.io.InputStream 이라는 클래스를 사용하여 특정 파일시스템의 정보를 읽어 온다고 가정해 보자. 파일시스템은 Platform에 따라 동일한 것을 사용하지 않는다. FAT를 사용할 수도 있고 JFS를 사용할 수도 있다.

그러나 Java를 사용하는 한 파일 시스템의 특정 정보를 읽기 위해서 Platform에 대해 고민할 필요는 없다. 그저 java.io.InputStream를 사용하기만 파일시스템에서 원하는 정보를 가져올 수 있기 때문이다. 

Java에서는 Class파일 내에 있는 java.io.InputStream이 Symbolic Reference를 이용하여 Runtime시 해당 Instance에 접근하게 된다. 그러면 이 Instance에 대한 내용, 즉 실제 File에 대한 접근은 Native Method를 통해 OS에 명령을 전달하게 된다. 이후 OS는 실제 File IO를 일으키게 되고, 이 File IO의 결과는 다시 Native Method를 통해 Java API로 전달되는 과정을 거쳐 프로그램이 실행되는 것이다. 

The Java Virtual Machine(JVM)

흔히 JVM을 computer in computer라고도 하는데 Java의 4가지 구성요소 중 가장 핵심적인 것이다. 

Java Virtual Machine은 그 이름에 자신의 모든 특성을 담고 있다. 

'JVM이 무엇이냐?'라고 하는 질문이 들어온다면 이 질문의 답은 JVM은 하나의 개념,스펙에 지나지 않는 것이라고 밖에 대답할 수 없다.JVM은 그 누구도 자세한 설계도를 만들어 제공하지 않는다.단지 JVM은 이렇게 저렇게 해야 한다는 식의 정의만으로 존재할 뿐이다. 표준화된 정의가 나오면 각 JVM 벤더들은 이에 맞도록 자신들의 JVM을 구현한다. 이 뿐이다. 그렇기 때문에 지구상 어디에도 정통 JVM이라는 것은 없다. 이것이 JVM의 가장 중요한 특징이다. 

종합해 보면 JVM은 정의된 Specification을 구현한 하나의 독자적인 Runtime Instance라고 할 수 있다. 여기서 하나의 독자적인 Instance라는 것은 하나의 프로세스 형태로 구동한다는 점을 강조한 것이다. 

위에 그림은 JVM의 기본적인 Architecture를 도식화한 것이다. JVM은 Class Loader System을 통해 Class 파일들을 JVM으로 로딩한다. 로딩된 Class파일들은 Execution Engine을 통해 해석된다. 이렇게 해석된 프로그램은 Runtime Data Areas에 배치되어 실질적인 수행이 이루어지게 된다. 이러한 실행 과정 속에서 JVM은 필요에 따라 Thread Synchronization과 Garbage Collection 같은 관리작업을 수행하게 된다. 

다음 포스팅에는 Runtime Data Areas의 구조의 각각의 모듈에 대해 설명하고자 한다. 그때까지 see you soon!

참고

Java Perfomance Fundamental(김한도 저)