[JVM 시리즈] 자바 어플리케이션 메모리 구조

이번 글은 2번 JVM 메모리 구조에 대해서 작성한다.

1. JVM 구성 요소와 JVM Warm-up 전략
2. JVM 메모리 구조
3. JVM 가비지 컬렉션
4. 자바 어플리케이션 실행 과정
5. Java 비동기 처리 (프로세스, 쓰레드, 비동기 처리)

 

 

자바 어플리케이션 메모리 구조

 

1. Method Area: 클래스 메타데이터와 상수 풀

JVM이 실행되면서 생기는 공간이다.

• 저장하는 정보
  • 클래스 메타데이터: 클래스 이름, 접근 제어자, 부모 클래스 정보), 전역변수 정보
  • static 변수: 클래스에 선언된 정적 변수
• Runtime Constant Pool 에는 말 그대로 상수가 저장된다.
  • 리터럴 상수 (Literal Constants)

    String s1 = "HelloWorld"; // "HelloWorld" Constant Pool에 저장
    String s2 = "HelloWorld"; // s1과 s2는 같은 Constant Pool의 주소를 참조한다
    int num = 10;         // 10 Constant Pool에 저장
    

  • 메모리 절약을 위해 동일한 값의 상수는 한 번만 저장되고, 재사용된다.
  • 심볼릭 참조 (Symbolic References)
    • 실행 시점에 JVM이 클래스, 메서드, 필드를 찾기 위해 사용하는 텍스트 기반의 이름
    • JVM은 런타임 시점에 심볼릭 참조를 실제 메모리 주소로 변환한다.
• 모든 스레드에서 정보가 공유된다.

 

 

2. Heap: 객체 저장 공간

new 연산자로 생성된 객체, Array와 같은 동적으로 생성된 데이터가 저장되는 공간이다.

• Heap에 저장된 데이터는 Garbage Collector가 처리하지 않는 한 소멸되지 않는다.
• Reference Type(참조 타입)의 데이터가 저장되는 공간
• 모든 스레드에서 정보가 공유된다.

 

 

3. Stack: 메서드 호출 스택과 로컬 변수

메서드 호출 시 사용하는 메모리로, 실행이 끝나면 해당 메모리가 자동으로 해제된다.

• 지역변수, 메소드의 매개변수와 같이 잠시 사용되고 필요가 없어지는 데이터가 저장되는 공간
• Last In First Out (LIFO), 나중에 들어온 데이터가 먼저 나간다
• 만약, 참조 타입의 지역 변수인 경우 Heap 메모리에 저장된 데이터의 주소값을 Stack 에 저장해서 사용한다.
• 스레드마다 하나씩 존재한다.

Heap & Stack 공유하는 이유

• 참조 타입 변수의 경우, Stack에 주소값이 저장되고, 실제 데이터는 Heap에 저장된다.
• 이로 인해 스택에서 힙 데이터를 참조할 수 있다.
• 두 메모리 영역을 공유함으로써 효율적인 메모리 관리가 가능하다.

 

 

4. PC Register

현재 스레드가 어떤 명령어를 실행하고 있는지 저장하는 공간이다.

• 스레드가 생성되면서 생기는 공간
• **JVM이 실행하고 있는 현재 위치(주소값)**를 저장하는 역할
• 스레드가 생성될 때 스레드마다 독립적으로 할당된다.
• 현재 실행 중인 명령어 위치를 저장하므로 프로그램 실행 흐름을 관리한다.

 

 

5. Native Method Stack

자바가 아닌 C, C++ 등으로 작성된 네이티브 메서드를 호출할 때 사용하는 공간이다.

• JNI (Java Native Interface)를 통해 호출된 네이티브 코드 실행
• 스레드마다 독립적으로 존재한다.
• 네이티브 메서드의 매개변수와 반환 값 등이 저장된다.