Java의 메모리 영역 분할

JVM이란 무엇인가요?

JVM은 Java Virtual Machine의 약어입니다. JVM은 컴퓨팅 장치의 사양으로, 실제 컴퓨터에서 다양한 컴퓨터 기능을 시뮬레이션하여 구현하는 가상의 컴퓨터입니다. JVM(Java Virtual Machine)에는 바이트코드 명령어 세트, 레지스터 세트, 스택, 가비지 수집 힙 및 저장 방법 필드가 포함되어 있습니다.

JVM은 특정 운영 체제 플랫폼과 관련된 정보를 보호하므로 Java 프로그램은 Java 가상 머신에서 실행되는 대상 코드(바이트코드)만 생성하면 되며 수정 없이 여러 플랫폼에서 실행될 수 있습니다. JVM이 바이트코드를 실행할 때 실제로는 궁극적으로 바이트코드를 특정 플랫폼에서 실행하기 위한 기계 명령어로 해석합니다.

JVM 메모리 영역

JVM은 관리하는 메모리를 런타임 시 여러 영역으로 나누며, 각 영역은 고유한 목적과 수명 주기를 갖습니다. 메모리 파티션 사진을 바탕으로 하나씩 분석해 보겠습니다.

프로그램 카운터 레지스터

프로그램 카운터는 적은 양의 메모리를 차지하며 그 역할은 다음에 의해 실행되는 바이트 코드의 표시기로 볼 수 있습니다. 현재 스레드. 카운터 값을 변경하여 다음 바이트코드 명령어를 가져옵니다.

프로그램 카운터가 Native 메서드를 실행할 때 카운터 값은 비어 있습니다(정의되지 않음).

프로그램 카운터는 스레드 전용이며 각 스레드에는 하나씩 할당됩니다.

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Virtual Machine Stack(VM 스택)

가상 머신 스택은 JVM을 통해 Java 메서드를 실행하는 데 사용됩니다. 지역 변수 테이블, 피연산자 스택, 동적 링크, 메소드 종료 및 기타 정보를 저장합니다. 각 메소드의 호출부터 실행 종료까지 가상 머신 스택에서 스택 프레임을 푸시하여 팝아웃시키는 과정에 해당합니다.

가상 머신 스택의 로컬 변수 테이블에는 다음 데이터가 저장됩니다.

기본 유형 데이터(boolean, byte, char, short, int, float, long, double)

객체 참조(참조 유형)

returnAddress 유형(바이트코드 명령어의 주소를 가리킴)

지역 변수 테이블에 필요한 메모리 공간은 컴파일 중에 결정되며 크기는 변경되지 않습니다.

가상 머신 스택도 스레드 전용이며 각 스레드에 하나씩 할당됩니다.

JVM은 가상 머신 스택에 대해 두 가지 예외를 제공합니다.

StackOverflowError: 스레드에서 요청한 스택 깊이가 가상 머신에서 허용하는 깊이보다 큽니다.

OutOfMemoryError: 가상 머신 스택을 동적으로 확장할 수 있지만 확장 중에 부족한 메모리를 적용할 수 없는 경우입니다.

네이티브 메서드 스택

로컬 메서드 스택은 가상 머신 스택과 유사합니다. 주요 차이점은 로컬 메서드 스택이 네이티브 메서드에 대한 서비스를 특별히 제공한다는 것입니다.

Native 메소드: Java에서 Native 키워드로 선언하고, Java가 아닌 언어로 구현된 메소드는 로컬 라이브러리에서 제공하는 타사 언어 메소드를 나타냅니다.

로컬 메서드 스택도 스레드 전용이며 각 스레드에 하나씩 할당됩니다.

Heap

힙은 JVM이 시작될 때 생성되는 메모리 영역으로 일반적으로 JVM에서 가장 큰 영역이며 가비지 컬렉터(GC)가 관리하는 주요 영역입니다.

힙에 저장되는 주요 데이터는 다음과 같습니다.

Objects

Arrays

힙은 물리적으로 불연속적일 수 있지만 논리적으로 연속적인 한 확장 가능한 메모리 영역입니다.

힙 메모리 크기가 개체나 배열을 생성하기에 충분하지 않아 확장할 수 없는 경우 OutOfMemoryError 예외가 발생합니다.

메서드 영역

메서드 영역은 모든 스레드가 공유하는 메모리 영역이기도 합니다.

메서드 영역에 저장되는 주요 데이터는 다음과 같습니다.

JVM에서 로드한 클래스 정보

상수(jdk1.7부터 런타임 상수 풀이 힙으로 이동됨)

정적 변수

적시 컴파일러로 컴파일된 코드 및 기타 데이터

가비지 수집기(GC)는 이 영역에 거의 나타나지 않습니다. 주요 메모리 복구 대상은 지속적인 풀 복구 및 유형 언로드입니다.

메서드 영역이 메모리 할당 요구 사항을 충족할 수 없으면 OutOfMemoryError 예외가 발생합니다.

상수 풀(런타임 상수 풀)

상수 풀은 메소드 영역의 일부이며 컴파일 중에 생성된 다양한 리터럴 및 기호 참조를 저장하는 데 사용됩니다. 컴파일 타임과 런타임(String의 intern())에 상수를 풀에 넣을 수 있습니다. 메모리는 제한되어 있으며 적용할 수 없는 경우 OutOfMemoryError 예외가 발생합니다.

jdk1.7부터 런타임 상수 풀이 힙으로 이동되었습니다.

다이렉트 메모리

다이렉트 메모리는 JVM 런타임 메모리 데이터 영역도 아니고 JVM 사양에 정의된 메모리도 아닙니다.

직접 메모리는 실제 메모리 크기를 차지하므로 JVM 메모리 할당 시 직접 메모리를 포함하도록 주의해야 합니다. 그렇지 않으면 메모리를 동적으로 확장할 때 OutOfMemoryError 예외가 발생할 수 있습니다.

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