[Java] 더 자바, 코드를 조작하는 다양한 방법 강의 정리

in Study on Java

“더 자바, 코드를 조작하는 다양한 방법” 강의 정리

1. 자바, JVM, JDK, JRE

1-1. JVM

  • Java Virtual Machine
  • 클래스를 읽고 메모리에 올려주고 실행.
  • 자바 가상 머신으로 자바 바이트 코드(.class파일)를 OS에 특화된 코드로 변환(인터프리터와 JIT 컴파일러)하여 실행
  • OS에 의존적이기 때문에 특정 플랫폼에 종속적.

1-2. JRE

  • 자바 애플리케이션을 실행할 수 있도록 구성된 배포판.
  • JVM + 라이브러리
  • 컴파일시에 사용되는 javac(java compiler)는 포함되지 않음

1-3. JDK

  • 오라클 Java 11 부터는 JRE를 배포하지 않음
  • JRE + 개발에 필요한 툴
  • 소스 코드를 작성할 때 사용하는 자바 언어는 플랫폼에 독립적

1-4. Java

  • 프로그래밍 언어
  • JDK에 들어있는 자바 컴파일러(javac)를 사용해 바이트코드(.class 파일)로 컴파일 할 수 있다

2. JVM 구조

jvm

2-1. 클래스 로더 시스템

  • 컴파일된 .class 에서 바이트 코드를 읽고 메모리에 저장 클래스 로더가 하는 일 3가지
    1. 로딩 : 클래스 읽어오는 과정
    2. 링크 : 레퍼런스를 연결하는 과정
    3. 초기화 : static 값들 초기화 및 변수에 할당

2-2. 메모리

5가지 영역

스택, PC, 네이티브 메소드 스택은 특정 스레드 내에서만 공유 됨.

  1. 스택
    • 쓰레드 마다 런타임 스택을 만들고, 그 안에 메서드 호출을 스택 프레임이라 부르는 블럭으로 쌓는다. 쓰레드 종료하면 런타임 스택도 사라짐
  2. PC
    • Program Counter
    • 쓰레드 마다 쓰레드 내 현재 실행할 스택 프레임을 가리키는 포인터가 생성된다
  3. 네이티브 메소드 스택
    • 쓰레드 마다 생성됨
    • native 키워드를 붙여놓고 C 또는 C++로 구현한 메서드가 네이티브 메소드 선택
  4. 힙
    • 객체 저장
    • 공유 저장
  5. 메소드
    • 클래스 수준의 정보 저장 : 클래스 이름, 부모 클래스 이름, 메소드 변수
    • 공유 자원 : 다른 영역에서도 참조할 수 있는 정보

2-3. 실행 엔진

  1. 인터프리터
    • 바이트 코드를 한줄 씩 실행
  2. JIT 컴파일러
    • 인터프리터 효율을 높이기 위해, 인터프리터가 반복되는 코드를 발견하면 JIT 컴파일러로 반복되는 코드는 모두 네이티브 코드로 바꿔둔다. 그 다음부터 인터프리터는 네이티브 코드로 컴파일된 코드를 바로 사용한다.
    • 바이트 코드를 네이티브 코드로 컴파일해줌
  3. GC
    • Garbage Collector
    • 더이상 참조되지 않는 객체를 모아서 정리한다.

2-4. 네이티브 메소드 인터페이스(JNI) & 네이티브 메소드 라이브러리

  • 네이티브 메소드 라이브러리를 사용하기 위해서는 네이티브 메소드 인터페이스를 사용
    1. JNI
    • 자바 애플리케이션에서 C, C++ ,어셈블리로 작성된 함수를 사용할 수 있는 방법 제공
    • native 키워드를 사용해 호출
      1. 네이티브 메서드 라이브러리


3. 클래스 로더

로딩, 링크 초기화 순으로 진행됨

3-1. 로딩

  • 클래스 로더가 .class 파일을 읽고 그 내용에 따라 적절한 바이너리 데이터를 만들고 메소드 영역에 클래스 정보 저장
  • 메소드 영역에 저장하는 데이터
    • FQCN
    • 클래스 / 인터페이스 / enum
    • 메서드와 변수
  • 로딩이 끝나면 해당 클래스의 Class 객체를 생성하여 힙 영역에 저장

3-2. 링크

  • Verify, Prepare, Resolve(optional) 세 단계로 나눠짐
  1. 검증 : .class 파일 형식이 유효한지 체크
  2. Preparation : 클래스 변수(static 변수)와 기본값에 필요한 메모리
  3. Resolve : 심볼릭 메모리 레퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 레퍼런스롤 교체한다

3-3. 초기화

리플렉션

  • 리플랙션을 통해 클래스의 풀패키지 패스 문자열만으로 객체를 생성하고 파라미터를 전달하는 등의 동작이 가능하다.
  • Spring의 DI는 리플랙션을 활용해 객체를 주입한다.

리플렉션 사용시 주의할 것

  • 지나친 사용은 성능 이슈 야기. 반드시 필요한 경우에만 사용
  • 컴파일 타임에 확인되지 않고 런타임 시에만 발생하는 문제를 만들 가능성 존재
  • 접근 지시자 무시할 수 있음

스프링

  • 의존성 주입 DI
  • MVC 뷰에서 넘어온 데이터를 객체에 바인딩할 때