JVM 메모리 구조 (Run-Time Data Areas)

JVM의 메모리는 크게 쓰레드별로 생성되는 데이터 영역과 전체 쓰레드가 공유하는 데이터 영역으로 나뉘며, Run-Time Data Areas 라고 부릅니다.

쓰레드별 데이터 영역

쓰레드의 데이터 영역은 쓰레드가 생성될 때 생성되며, 쓰레드가 종료되면 해제됩니다.

PC(Program Counter) Register

쓰레드마다 PC Register가 존재합니다. 하나의 메소드 코드를 JVM의 쓰레드라고 하며, 쓰레드가 실행되면 이 메소드가 실행됩니다. 현재 실행된 쓰레드의 메소드가 네이티브 메소드가 아니면 PC Resiter에 JVM 명령 주소가 저장됩니다. (JVM 명령은 1 byte의 opcode와 0개 이상의 피연산자로 구성되어 있으며, 바이트 코드 내에서 볼 수 있는 aload_0 과 같은 형태)
만약 실행 중인 쓰레드의 메소드가 네이티브 메소드면 바이트 코드의 명령어가 없기 때문에 PC Register가 비어있거나 정의되지 않습니다.

JVM Stacks

쓰레드마다 JVM Stack이 존재하며, 쓰레드가 생성될 때 같이 생성됩니다. 일반적인 스택과 동일한 구조와 동작을 하며, Stack Frame을 저장합니다. Stack Frame은 로컬 변수, 일부 실행 결과, 메소드 호출 또는 반환 등을 저장합니다. Frame을 push(저장)하거나 pop(제거)하는 동작만 수행합니다.

쓰레드가 허락된 스택 용량보다 많은 계산을 필요로 하면 StackOverflowError가 발생합니다.
실행 중인 쓰레드의 스택을 확장할 만큼 충분한 메모리가 없거나, 새로 생성될 쓰레드에게 메모리가 부족해 스택을 할당할 수 없는 경우 OutOfMemoryError가 발생합니다.

Native Method Stacks

자바 이외의 언어(C, C++, 어셈블리 등)로 작성된 코드를 실행할 때, Native Method Stack이 할당되며, 일반적인 C 스택을 사용합니다.

JVM Stacks과 동일한 기준으로 StackOverflowError와 OutOfMemoryError가 발생합니다.

전체 쓰레드가 공유하는 데이터 영역

전체 쓰레드가 공유하는 데이터 영역은 JVM이 시작될 때 생성되고, JVM이 종료되면 해제됩니다.

Heap

Heap은 클래스의 인스턴스와 배열이 할당되는 영역입니다. 할당된 객체는 직접 해제가 불가능 하며, 오직 가비지 컬렉터에 의해 해제됩니다.

가비지 컬렉터가 사용할 수 있는 것보다 많은 Heap이 필요하면 OutOfMemoryError가 발생합니다.

Method Area

Method Area는 클래스의 필드, 메소드 정보, static 변수, 메소드와 생성자의 바이트코드, 각 클래스, 인터페이스에 관련된 런타임 상수풀이 저장됩니다.
Method Area는 논리적으로 힙의 일부분이지만, 일반적으로 가바지 컬렉션 대상이 아니지만, JVM 벤더가 가비지 컬렉션 여부를 선택할 수 있습니다.
Method Area는 JVM 벤더마다 다르지만, HotSpot에선 Permanent Generation 이라고 불립니다. Java 8 부터는 HotSpot에서 JRockit과 일치시키는 과정으로 PermGen 영역을 삭제하고, Heap에 interned String과 static 변수를 저장하도록 변경했습니다. 그리고 Metaspace라는 새로운 네이티브 메모리 영역을 만들고 해당 영역에 클래스 메타데이터를 저장합니다.

JVM 메모리 구조 정리