자바 컴파일 과정(Java Compile Process)

😞 서론

내가 코딩에 첫 걸음마를 옮겼을 때, 내가 가장 배우고 싶었던 언어는 자바였다. 초등학생때 유일하게 알고있던 프로그래밍 언어였는데, 당연히 그 이유는 마인크래프트 때문이다. 그때도 그렇고, 지금도 그렇고 여전히 나에게는 환상이 깊은 언어로 남아있다. 그래서 오늘은 해당 자바에 대해서 탐구 해볼려고 한다.

 

⛳ 자바(Java)

자바는 다른 언어와 다르게 JVM(Java Virtual Machine)에서의 자바 컴파일러를 이용해 컴파일을 실행하기 때문에 운영체제로부터 독립적이다. 그래서 다른 운영체제에서 자바 파일을 실행 시킬려고 할 때, 별도로 다시 컴파일을 해서 실행 파일을 만들 필요가 없는 것이 자바의 가장 큰 장점중 하나라고 할 수 있다. 그래서 먼저, JVM 위에서 작동하는 자바의 컴파일 과정을 한번 알아볼려고 한다.

 

 

⛳ First

제일 먼저, Java 언어로 짜여진 파일(*.java) 파일을 컴파일을 하면 명령코드(Opcode)와 추가 피연산자(Operand)로 이루어진 바이트코드(Byte Code)로 변환 시킨다.(*.class)

 

💦 바이트코드 : 

특정 하드웨어가 아닌 가상 컴퓨터에서 돌아가는 실행 프로그램을 위한 이진 표현법

여기서 명령코드와 피연산자에 대해 더 간단히 알아보자면, 명령코드는 연산자, 자로의 종류 등과 같이 명령을 기계어로 나타내는 것이고, 바이트코드에서의 피연산자는 주소, 레지스트 등과 같이 위치를 표현한다.

 

⛳ Second

이렇게 바이트코드로 변환된 *.class 파일은 클래스 로더(Class Loader)로 전달이 된다. 클래스 로더는 JVM 위에서 동작하고, 필요한 클래스만 로딩하는 동적 로딩(Dynamic Loading)을 이용해 여러 클래스 파일들을 링크하고, JVM 위에 적재시킨다.

 

클래스 로더는 아래와 같이 크게 3가지의 과정을 통해 JVM 위에서 작동이 된다.

 

클래스 로더

1. 로딩(Loading)

로딩은 바이트코드(*.class)를 읽어오고, 적절한 바이너리 데이터를 만들어주는 역할을 한다. 또한 바이트코드의 각종 정보들을 메소드 영역에 저장한다.

2. 링킹(Linking)

검증(Verify) : 읽은 클래스의 바이너리 데이터가 유효한 것인지 확인한다.
준비(Prepare) : 정적 변수와 클래스에서 정의된 데이터 같이 기본값에 필요한 메모리 공간 확보한다.
분석(Resolving) : 심볼릭 래퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 래퍼런스로 교체하고, 선택적으로 일어나는 과정이다.

3. 초기화(Initialising)

링킹 과정에서 Prepare 단계에서 확보한 메모리 영역에 클래스 변수들을 초기화 해준다.

 

⛳ Third

JVM에 올라오게 된 바이트코드를 자바 실행엔진(Execution Engine)이 명령어 단위로 하나씩 읽어가며 실행한다. 여기서 실행 방식을 두가지로 나눠질 수 있다.

 

1. 인터프리터(Interpreter)

바이트코드를 하나씩 읽어가며 해석해 실행하는 방식이다. 하나씩 읽어가는 방식이기 때문에 미리 코드를 컴파일하여 실행하는 방식에 비해 상대적으로 속도가 느리다.

2. JIT(Just In Time) 컴파일러

인터프리터에 단점을 보완시켜주는 실행 방식이다. 자주 쓰는 바이트코드 영역을 런타임 중에 컴파일 하여 속도 이슈를 해결해준다. 이렇게 실행엔진으로 런타임된 자바 실행파일은 JVM을 통하여 우리에게 결과를 전달해주게 된다.