Java 컴파일 과정과 방법

자바의 컴파일 과정 및 방법에 대한 글입니다. 자바 코드가 어떻게 실행되는지 어떻게 실행하는지에 대해 설명해 보겠습니다.

목차

1. 컴파일
2. 자바 컴파일 과정
3. 바이트코드

컴파일?

컴파일이 무엇일까요? 바로 사람이 이해하는 언어를 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 바꿔주는 과정이라 보면 됩니다. 먼저 씨언어의 컴파일 과정을 볼까요?

• C언어의 컴파일 과정

씨언어는 다음과 같은 구조로 컴파일을 진행합니다. C 파일을 컴파일을 통해 어셈블리어를 만들 거 어셈블러를 통해 기계어를 만들어 실행시킵니다. 그럼 자바는 어떻게 하는지 살펴볼까요?

• Java의 컴파일 과정

자바 컴파일러는 자바 파일을 클래스 파일로 변환시킨 뒤 JVM에 의해 실행됩니다. 자세한 내용은 나중에 JVM을 공부할 때 더 알아보도록 하겠습니다.

Java Compile 과정

그럼 자바 컴파일에서 어떤 과정을 거칠까요? 다음 4가지 과정을 거쳐 컴파일됩니다.

1. 어휘 분석
2. 구문 분석
3. 의미 분석
4. 바이트코드화

다음과 같은 과정이 일어나는데 한번 하나씩 살펴보겠습니다.

1. 어휘 분석 단계

어휘 분석 단계에서는 키워드, 리터럴, 오퍼레이터 즉 어휘소를 수집합니다. 예를 들어 키워드는 public, 리터럴은 "Hello World", 오퍼레이터는 + 등이 있습니다.

이렇게 어휘소를 수집하면 하나의 스트림 형태로 만들어주는데 이를 토큰 스트림이라 합니다.

2. 구문 분석 단계

구문 분석 단계는 무엇을 진행할까요? 바로 어휘 분석 단계에서 나온 토큰 스트림을 가지고 문법에 맞는지 확인합니다. 여기서 에러가 발생하면 바로 우리가 잘 아는 Syntax Error가 발생합니다.

3. 의미 분석 단계

의미 분석 단계에는 말 그대로 의미가 맞는지 검사합니다. 예를 들어 타입 검사, 자동 타입 변환 같은 걸 진행하고 의미가 맞지 않은 원시 타입을 입력했을 경우 여기서 에러가 발생하게 됩니다.

4. 바이트코드화

의미 분석 단계까지 끝났으면 말 그대로 바이트코드를 생성하고 최적화시킵니다.

바이트코드?

바이트코드가 뭘까요? 바이트코드... 많이 들어본 말 같은데 과연 무엇일까요? 위키에서는 다음과 같이 정의합니다.

바이트코드는 특정 하드웨어가 아닌 가상 컴퓨터에서 돌아가는 실행 프로그램을 위한 이진 표현법이다.

이 말을 자바로 빗대어 표현하면 다음과 같습니다.

바이트코드는 컴퓨터가 아닌 JVM에서 돌아가는 실행 프로그램을 위한 이진 표현법이다.

즉 바이트 코드란 JVM이 읽을 수 있는 언어라 생각하면 될 것 같습니다. 즉 바이트코드는 프로그램 분석하고 클래스 파일 생성 등 JVM이 읽을 수 있는 언어로 변환시켜 줍니다.

또한 JVM위에서 돌아가는 모든 언어는 바이트코드로 변환되기 때문에, 여러 개의 언어를 동시에 사용할 수 있습니다. 즉 java, scala, kotlin, jruby 등 이 언어들을 하나의 프로젝트에서 별다른 설정 없이 사용 가능합니다.