[Java] Java 동작 원리

Write Once, Run Anywhere

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Java 프로그램이 동작하는 원리

Java 프로그램이 어떻게 실행되는지 이해하려면, 우리가 작성한 코드가 기계어로 변환되어 프로세스로 실행되는 과정을 살펴봐야 한다.

Java 코드 작성과 컴파일

• Java 코드(.java): 개발자가 작성한 소스 코드는 사람이 읽을 수 있는 형태이다.
• 컴파일(Compile): 자바 컴파일러(Javac)를 통해 이 소스 코드를 바이트코드 (.class)파일로 변환한다.
  • 바이트코드는 운영체제나 하드웨어에 의존하지 않고, JVM에서 실행될 수 있도록 설계된 중간 코드이다.

JVM(Java Virtual Machine)

• JVM의 역할: 자바 프로그램을 실행하는 가상 머신으로, 운영체제에 맞는 기계어로 바이트코드를 변환한다. JVM은  Java 프로그램이 어떤 운영체제에서든 실행될 수 있게 해준다.
• 인터프리터: JVM은 바이트코드를 한 줄씩 기계어로 변환하여 실행한다
• JIT(Just-In-Time) 컴파일러: 프로그램 실행 중 성능을 향상시키기 위해 자주 사용되는 바이트코드를 미리 기계어로 변환하여 더 빠르게 실행한다.

요약하자면

1. 개발자가 Java 소스 코드(.java)를 작성한다.

2. 자바 컴파일러(Javac)가 코드를 바이트코드(.class)로 변환한다.

3. JVM이 바이트코드를 받아서 기계어로 변환하고 실행한다.

JDK와 JRE

JRE (Java Runtime Environment): Java를  "실행"하기 위한 모든 것

Java 프로그램을 실행하기 위한 환경이다. JRE에는 JVM과 Java 라이브러리(API)가 포함되어 있어, 자바 프로그램을 실행할 수 있게해준다. 이미 컴파일된 Java 프로그램을 실행만 할때는 JRE만 있어도 된다.

Javascript Runtime Environment 2가지 종류를 생각해보자

• Web Browser(V8 기반 Chrome) = Web API + Javascript Engine
• Web Server(V8 기반 Chrome) = Node API (+LIBUV) + Javascript Engine

Java Runtime Environment에서도 위 Javascript와 구성은 동일하다.

• JRE = Other Libraries(API) + JVM (Java Virtual Machine)

JDK (Java Development Kit): JRE + Java "개발"을 위한 모든 것 

Java 어플리케이션을 개발하기 위한 도구 세트이다. JDK에는 자바 컴파일러(Javac)와 JRE를 포함한다.

따라서, Java 개발자들은 코드를 작성하고 컴파일할 때 JDK가 필요하다.

JDK와 JRE의 차이를 명확히 알아야 나중에 리눅스 또는 Docker 컨테이너에서의 이해가 쉬워질 수 있다.

 

• Java를 "개발"하고싶다 : JDK 설치
  1. IntelliJ IDE를 통해 자바 개발을 하고싶다면, 자바 개발에 필요한 모든 도구가 필요하기에 JDK를 설치해야한다.
  2. 리눅스 혹은 Docker의 컨데이너에서 자바를 빌드하기 위해서는 JDK를 설히해야한다.
     • Dockerfile 내에서 자바를 빌드만할 수 있고, 자바를 빌드하고 구동까지 하는 방법도 있다.
• Java를"구동, 실행" 시키고싶다: JRE 설치
  • 리눅스 혹은 Docker의 컨테이너에서 자바를 구동하기 위해서는 JRE를 설치한다.
    • Docker Image 정의방식 = Dockerfile 정의 방식 (자바 구동은 일반적으로 Gradle Run으로 실행한다.)

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ℹ️참고

[ASAC 6기 강의자료]

https://steady-snail.tistory.com/67

[JAVA] JVM 동작원리 및 기본개념

https://choicode.tistory.com/17

[Java] JDK란 무엇인가?