자바의 메모리 구조는 Method Area, Heap Area, Stack Area, PC Register, Native Method Stack으로 나뉩니다.
스레드 생성 시에는 Method Area와 Heap Area만 공유하며 나머지는 스레드와 함께 각자 생성됩니다.
Method Area에는 static 변수, final 클래스, 클래스 메타데이터(이름 등), 메소드 정보, 상수가 적재됩니다. Runtime Constant Pool을 가지고 있는데 메소드와 필드에 대한 레퍼런스가 저장됩니다. 즉, 메소드와 필드를 참조할 때 Pool에 있는 레퍼런스 정보를 사용해 메모리 주소를 찾아 참조합니다..
new 키워드로 생성한 객체와 배열이 저장됩니다. Young Generation, Old Generation 영역으로 나뉘어 있습니다. 참조되지 않는다면 GC 대상이 됩니다.
지역변수, 메소드 매개변수(Arguments), 메소드 호출 정보, 임시 변수(식의 중간 평가 값 등)가 저장됩니다. 스레드마다 각자 다른 Stack Area를 가지고 있습니다.
PC Register는 현재 실행 중인 명령어의 주소를 저장합니다.
Native Method Stack은 C, C++ 코드와 같은 네이티브 코드를 위한 데이터가 담겨있습니다.
.java 파일을 컴파일하면 바이트코드로 변한되어 JVM으로 넘어가고 .class 파일이 생성됩니다.
Class Loader가 .class 파일을 읽어 Method Area에 적재합니다. 적재된 바이트 코드는 Loading, Linking, Initialization 과정을 거칩니다.
Loading은 Class Loader가 .class 파일을 읽어 Method Area에 적재하는 과정입니다.
.class 파일이 구조적으로 올바른지 확인합니다. static 키워드로 선언된 변수를 메모리에 할당하고 기본값으로 초기화합니다. Runtime Constant Pool에 있는 심볼릭 레퍼런스 정보를 실제 레퍼런스로 교체합니다.
기본값으로 초기화된 static 변수를 사용자가 지정한 값으로 바꿉니다. 또한 static 블록이 있다면 이를 실행합니다.
이후에는 Execution Engine이 적재된 바이트코드를 인터프리터와 JIT를 사용해서 기계어로 변환합니다. 기본적으로 인터프리터를 사용하지만, 코드가 반복적으로 있을 경우 매번 해석해야되는 문제가 발생합니다. 이 때문에 JIT를 사용해서 자주 사용되는 코드는 미리 해석해 캐싱합니다.