JVM (Java Virtual Machine)은 무엇이며 어떻게 작동합니까?

JVM (Java Virtual Machine)이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

Java 가상 머신 이해

JVM (Java Virtual Machine)은 Java 플랫폼의 중요한 구성 요소입니다. 물리적 기계가 아닙니다. 대신, Java Bytecode를 실행하는 가상 컴퓨터의 소프트웨어 구현입니다. 번역기 및 실행 환경으로 생각하십시오. Java 프로그래머는 Java로 코드를 작성한 다음 플랫폼 독립적 인 명령 세트 인 Bytecode로 컴파일됩니다. 이 바이트 코드는 귀하의 운영 체제에서 직접 이해하지 못합니다. 이 바이트 코드를 해석하고 실행하는 것은 JVM의 임무입니다.

JVM의 워크 플로 :

컴파일 : Java 소스 코드 (.java 파일)는 Java Compiler (JAVA)를 사용하여 바인 코드 (.Class 파일)로 먼저 컴파일됩니다. 이 바이트 코드는 플랫폼 독립적이므로, 동일한 .class 파일이 호환 가능한 JVM을 사용하여 모든 시스템에서 실행될 수 있음을 의미합니다.

클래스로드 : JVM의 클래스 로더는 필요한 바이트 코드 파일을 메모리에로드합니다. 검증 (바이트 코드 무결성 보장) 및 연결 (다른 클래스에 대한 참조 해결)과 같은 작업을 수행합니다.

바이트 코드 해석/컴파일 : JVM은 각 명령어를 기본 운영 체제의 해당 기계 코드로 변환합니다. 많은 JVMS는 또한 JIT (Just-In-Time) 컴파일을 사용하며, 자주 실행되는 바이트 코드 섹션은 더 빠른 실행을 위해 기본 기계 코드로 컴파일됩니다. 이것은 순수한 해석에 비해 성능을 크게 향상시킵니다.

실행 : 해석 또는 컴파일 된 기계 코드는 CPU에 의해 실행되어 프로그램의 출력을 초래합니다.

Garbage Collection : JVM은 메모리 할당 및 Garbage Collection을 자동으로 관리하지 않습니다. 이것은 메모리 누출을 방지하고 개발자를위한 메모리 관리를 단순화합니다.

본질적으로 JVM은 Java 코드와 기본 운영 체제 사이의 중개자 역할을하여 JVM 구현으로 JVM을 사용하여 JVM을 사용하는 데있어 JVM을 사용하는 핵심 이점은 무엇입니까? JVM

JVM은 응용 프로그램 개발에 몇 가지 강력한 장점을 제공합니다. JVM은 플랫폼 별 기계 코드로 변환을 처리하므로 Java 응용 프로그램은 재 컴파일없이 JVM 구현을 통해 모든 시스템에서 실행할 수 있습니다. 이 휴대 성은 다양한 환경에 걸쳐 애플리케이션을 배포하는 데 중요합니다.

메모리 관리 : JVM의 자동 쓰레기 수집은 개발자가 수동 메모리 관리 부담으로부터 보호되어 메모리 누출의 위험을 줄이고 개발을 단순화합니다. 이를 통해 개발자는 낮은 수준의 메모리 세부 사항보다는 애플리케이션 논리에 집중할 수 있습니다.

견고성 및 보안 : JVM은 바이 코드 검증 및 액세스 제어와 같은 보안 기능을 통합하여 응용 프로그램 보안을 향상시키고 악성 코드 실행을 방지합니다. 예외적 인 오류로 인한 예외 처리 메커니즘은 예상치 못한 오류로 인한 응용 프로그램 충돌을 방지하는 데 도움이됩니다.

대형 생태계 및 라이브러리 : Java는 개발자에게 개발자에게 쉽게 이용 가능한 구성 요소를 제공하여 개발자에게 개발을 가속화 할 수있는 다양한 생태계를 자랑합니다. 이 풍부한 생태계는 개발 시간과 노력을 크게 줄입니다.

성능 : 전통적으로 정교한 JIT 컴파일 기술과 함께 기본 코드 인 Modern JVMS와 비교하여 느린 실행으로 알려진 전통적으로 많은 응용 프로그램에 근거한 성능을 달성합니다. 다중 코어 프로세서를 활용하기위한 동시 및 병렬 애플리케이션. 쓰레기 수집은 주로 힙에 중점을 둡니다.

방법 영역 : 클래스 메타 데이터, 메소드 코드 및 정적 변수를 저장합니다.

스택 : 메소드 실행 중 로컬 변수, 메소드 매개 변수 및 반환 주소를 저장합니다. 각 스레드는 자체 스택이 있습니다.

PC 레지스터 : 각 스레드는 현재 실행중인 명령을 가리키는 프로그램 카운터가 있습니다.

기본 메소드 스택 : 기본 메소드와 관련된 정보를 저장합니다 (java 이외의 언어로 작성된 방법)

Application에서 더 이상 도달 할 수없는 객체가 점유하는 JVM의 자동 프로세스. 각각 자체 트레이드 오프가있는 다른 가비지 수집 알고리즘이 존재합니다.

• 마크 및 스윕 : 는 도달 할 수없는 물체 (프로그램의 활발한 부분에 의해 언급되지 않은 것)를 식별하고 그들의 기억을 식별하고
• 복사 : 두 공간으로 나뉩니다. 살아있는 물체는 한 공간에 복사되고 다른 공간은 재생됩니다.
• Mark and Compact : Mark and Sweep과 유사하지만, 도달 할 수없는 물체를 식별하고 회수 한 후에 나머지 물체를 압축하여 메모리 파편을 압축합니다. 물체는 나이와 생존 시간에 따라 한 세대에서 다음 세대로 홍보됩니다. 이것은 자주 수집되는 젊은 물체에 중점을 두어 쓰레기 수집을 최적화합니다.

쓰레기 수집기의 선택은 응용 프로그램 성능에 크게 영향을 미칩니다. 쓰레기 수집기를 조정하는 종종 응용 프로그램 응답 성과 처리량을 최적화하는 데 중요합니다.

애플리케이션 성능을 향상시키기위한 일반적인 JVM 튜닝 기술은 무엇입니까?

JVM 성능 최적화

JVM 조정은 응용 프로그램 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 일반적인 기술에는 다음이 포함됩니다.

• 올바른 쓰레기 수집기 선택 : 다른 쓰레기 수집기 (예 : Serial, Parallel, CMS, G1, ZGC)는 성능 특성이 다릅니다. 응용 프로그램의 요구에 따라 적절한 쓰레기 수집기를 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, G1GC는 종종 큰 힙을 가진 응용 프로그램에 적합한 선택입니다.
• 힙 크기 튜닝 : 적절한 힙 크기 설정 (초기 힙 크기의 경우 -xms 사용)이 중요합니다. 너무 작아서 힙이 자주 쓰레기 수집으로 이어질 수 있지만, 너무 큰 힙은 과도한 메모리 소비로 이어질 수 있습니다.
• JIT 컴파일러 최적화 : JVM은 종종 JIT 컴파일 거동을 제어하는 ​​옵션을 제공합니다. 이러한 옵션을 조정하면 (예 : 계층 컴파일 활성화) 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 모니터링 및 프로파일 링 : JConsole, VisualVM 또는 상용 프로파일 러 사용 JVM 메트릭 (예 : Garbage Collection PAUSES, MEMORY OUSAGE, CPU 사용법)을 모니터링하면 성능 병 클레 넥을 식별하는 데 도움이됩니다. 프로파일 링 도구는 과도한 리소스를 소비하는 특정 코드 섹션을 정확히 찾는 데 도움이됩니다.
• JVM 인수 사용 : 다양한 JVM 인수 (예 : useconcmarksweepgc , -xx : maxgcpausemillis = 200 )는 Garbage Collection 및 기타 JVM 측면에 대한 작은 컨트롤을 허용합니다. 프로파일 링 결과를 기반으로 이러한 주장을 신중하게 선택하면 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
• 기본 메모리 추적 : 기본 메모리 사용 (JVM 자체 및 기본 라이브러리에서 사용하는 메모리 이해 및 관리)은 특히 광범위한 원시 코드 상호 작용을 가진 응용 프로그램에 중요합니다. jcmd 와 같은 도구는 기본 메모리 사용을 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다.

효과적인 JVM 튜닝에는 응용 프로그램의 특성과 JVM의 내부 작업에 대한 깊은 이해가 필요합니다. 실험과 신중한 모니터링은 특정 응용 프로그램에 대한 최적의 구성을 찾는 데 핵심입니다.

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