Java가 어떻게 동작하는지 개념과 원리를 좀 더 잡아보자.
ㅣ. 개요
C/C++, Java, Python 등 사람이 작성하고 이해할 수 있는 언어를 고급언어라고 일컫는다.
컴퓨터는 0, 1로 이루어진 기계어만을 이해할 수 있는데, 고급언어를 기계어로 변환하는 것을 컴파일(Compile)이라 하며, 이 작업을 할 수 있게 하는 것을 컴파일러(Compiler)라 한다.
즉, 내가 작성한 소스를 컴퓨터에서 실행하기 위해서는 컴파일을 꼭 해주어야 한다.
언어마다 작성한 소스코드를 기계어로 변환시키는 방법이 조금씩 다른데,
C/C++ 는 각각의 OS ( Windows, Linux, Mac OS 등) 컴파일러를 통해 각각의 다른 0,1 바이너리 코드를 읽어 동일한 결과값을 얻을 수 있다.
반면, Java는 조금 다른데,
Java 는 하나의 Java 컴파일러를 통해 동일한 0,1의 바이트 코드를 생성한다. (.java 에서 .class 파일로 컴파일 되는 작업)
컴파일 된 바이트 코드를 각각 OS에 해당하는 JVM이 해석하여 동일한 결과값을 얻는다.
즉, C/C++은 OS마다 다른 바이너리 코드를 읽어내지만, Java는 OS의 관계없이 동일한 바이트 코드를 만들어 실행할 수 있다.
하지만 컴파일되어 바로 실행되는 C/C++에 비해 속도측면에서는 단점이 될 수 있겠다.
Java는 이를 극복하기 위해 JIT(Just In Time) 방식을 사용한다. JIT는 자주 사용하는 코드를 기계어로 미리 변환하여 저장하였다가, 재사용하는 방식을 말한다.
* 기계어, 바이너리 코드, 바이트 코드 차이
간단하게 설명하면,
기계어는 0,1 이진코드로 이루어져 있으며, CPU마다 기계어가 다르다.
보통 .exe 실행파일을 기계어라 할 수 있다.
바이너리 코드 역시 0,1 이진코드로 이루어져 있지만, 기계어와는 다르다. 소스 파일을 오브젝트 파일로 변환한 것을 바이너리 코드라고 하며, 완전한 기계어가 아니다. 변환된 바이너리 코드는 링커를 통해 실행파일(.exe), 즉 기계어가 된다.
( 보통 컴파일 과정을 compiling + Linking 을 일컫는다. )
바이트 코드 역시 0,1 이진코드로 구성되어있으며, 바이너리 코드와 다르게 CPU가 이해할 수 없고, 가상머신에서 이해할 수 있는 코드이다.
ll. JVM ( Java Virtual Machine )
Java는 하나의 컴파일러로 동일한 바이트 코드(.class)를 생성한다.
바이트 코드는 중간 단계의 코드이기 때문에 해석하고 실행할 수 있는 가상의 운영체제가 필요하다. 이것이 자바 가상 기계(JVM)이다.
JVM은 실 운영체제를 대신하여 자바 프로그램을 실행하는 가상 운영체제 역할을 한다.
운영체제별로 프로그램을 실행하고 관리하는 방법이 다르기 때문에 중간에 JVM을 두어 OS에 상관없이 개발할 수 있다.
바이트 코드는 모든 JVM에서 동일한 결과를 보장하지만, OS에 종속적이다.
따라서 운영체제에 맞는 JVM을 설치해야 한다.
JVM은 JDK(Java Development Kit) 또는 JRE(Java Runtime Enviroment)를 설치하면 자동으로 설치되는데 JDK, JRE는 운영체제별 제공된다.
JDK 와 JRE 모두 JVM과 라이브러리 API를 제공하지만 JDK에 이름에 맞게 컴파일러와 같은 개발도구가 추가로 포함되어있다.
즉, JVM < JRE < JDK 순으로 추가 기능을 포함하고 있다.
프로그램 실행만 하고자 하면 JRE, 빌드까지 할 경우 JDK를 사용하면 되겠다.
그냥 JDK를 설치하여 사용하자.
보통 Java 버전을 JDK 버전으로 생각하면 된다.
JDK는 오라클에서 무료로 설치할 수 있으며, JDK 8 부터 람다를 지원하며 JDK11에 처음 LTS를 지원한다.
LTS는 장기 지원 버전으로써, 안정성이 있으며 해당 버전을 사용할 것을 권장한다. ( JDK 8도 LTS인줄 알았다 ㅎ; )
Windows 에서 jdk를 설치한다면 어디서든 java를 실행할 수 있게 환경설정을 해두자.
설정방법은 시스템 환경변수를 추가/수정 해주면 되는데, 이 부분은 생략 ( 자료가 많다. )
설치하면 기본위치는 윈도우 기준으로
'C:\Program FIles\Java'인데 jdk를 설치하면 jre도 함께 설치되어 있는 것을 볼 수 있다(11버전부터 정책이 변경되어 jre는 나오지 않는다. JDK 11 Release).Mac OS 는
'라이브러리\Java\JavaVirtualMachines'이다.
JDK 내부의 bin 폴더를 열어보면 javac.exe(컴파일러) 와 java.exe(JVM 구동 명령어) 가 포함되어 있는 것을 볼 수 있따.
lll. 소스 작성부터 실행까지
자바 프로그램을 개발하려면 다음과 같은 순서로 진행해야 한다.
- Java 소스 작성(.java)
- 컴파일러(javac.exe)로 바이트 코드 파일(.class) 작성
- JVM 구동 명령어(java.exe) 실행
Hello.java 파일을 작성하고, javac.exe(컴파일러)로 컴파일 한다.
javac Hello.javaHello.class 바이트 코드가 생성되며, java.exe(JVM 구동 명령어)로 실행한다.
주의할 점은 java.exe 로 실행할 때, class 파일의 확장명을 제외하여야 한다.
java Hellojava.exe 명령어가 실행되면 JVM은 바이트 코드 파일(Hello.class)을 메모리에 로드하고, 최적의 기계어로 번역한다.
그리고
main()메소드를 찾아 실행시킨다.
by
이것이 자바다 ( 한빛 미디어 ) - 신용권
https://jojuim.tistory.com