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Graal VM

발표 slide 자료와 Baeldung.com의 'Deep Dive Intothe New Java JIT Compiler - Graal'글 내용입니다.

미칠듯이 요약하자면, Graal VM은 오라클이 기존 JVM 안에 있는 컴파일러를 더 좋게 만든 VM입니다. 뽀나스로 여러 언어 컴파일도 지원하고, *정성있게 만들었습니다.

1. keyword

- Graal VM
    1996년 이후부터, 오라클에서 JAVA 3대 전환점 이후 중요한 전환점으로 밀고있는 Graal VM은 무엇일까요?
    JAVA의 변화를 살펴보면서 GraalVM등장까지를 살펴봅니다.
    
- JVM
    기존 JVM 위에서 자바 소스코드가 실행되는 과정을 대충 파악하고 문제점을 알아본다면
    GraalVM 프로젝트가 나온 이유를 알 수 있것죠..?
    
- JIT Compiler
    Graal (Graal VM이 아님!) 어쨋든 Graal은 JIT 컴파일러입니다.
    그럼 JIT 컴파일러는 무엇일까요?

- Polyglot
    - 프로그램 하나를 여러가지 언어로 개발하는 것을 '폴리글랏'이라고 합니다.
    - Graal VM은 여러가지 언어를 오베드를 발생시키지 않고 지원합니다.

자바 주요 전환점

• 1999년 JAVA 1.2가 등장하면서 EE(Enterprise Edition)이 등장합니다. 애플릿을 비롯한 UI중심의 기능구현에서 JAVA가 본격적으로 엔터프라이즈 버전의 안정적인 기능 구현에 참여합니다.
• 2005년, JAVA EE 5.0이 등장하면서 POJO, DI 개념이 화두되면서 JAVA 진영에서 오픈소스 커뮤니티를 주도합니다.
• 2006년, OpenJDK 등장, JDK는 이전까지 기업에서 건드리지 않고 사용하는 도구였지만, OpenJDK가 등장하면서 이젠 아니라능..
• JAVA8이후, 함수형 프로그래밍 갈증 해소
• Graal VM 프로젝트로 JVM 성능 향상

기존 JVM

2-1. JVM 에서 소스코드 실행과정

Graal VM을 알아보기 전에 기본적인 JVM 실행 방법을 알아보겠습니다.

1. foo.java 소스코드

2. javac 컴파일러가 바이트코드 (foo.class)로 Compile

3. java 명령어로 foo.class를 실행

   1. JVM 위에서 byte코드가 OS에 맞는 기계어로 번역하는데 interprete라고 합니다.
      1. 에러 및 악성 코드 검출
      2. 지정된 foo.class에서 main메서드를 호출

   평범한 인터프리터들은 대게 native code보다 느리기 때문에 JVM은 bytecode를 기계어로 컴파일하는 다른 컴파일러를 실행하는데 이걸 JIT Compiler(Just-In-Time Compiler) 라고 부릅니다.

2-2. HotspotVM

기존 JIT Compiler는 HotspotVM이었습니다. 이놈의 구조와 특징을 간단히 본 뒤 본격적으로 GraalVM을 알아보죠.

• Oracle Java JVM

• Java SE 1.3 (99년도)에 추가

• C++로 개발했습니다. 당시에는 C, C++속도가 가장 빠르다고 여겨졌으니까요.

• 2개의 컴파일러로 구성

  • C1 : client compiler

    • 요놈은 빠르게 시작하는 대신에 최적화가 그다지 좋진 않습니다.

          $ java -client 
      

  • C2 : server compiler

    • 요놈은 C1이랑 반대겠죠? 최적화에 집중하는 놈입니다. 대신 웜업이 필요해 시작이 느립니다.

          $ java -server 
      

  여기서 말하는 '최적화'는 실행환경에서 더 빨리 실행할 수 있는 기계어를 생산하는 일을 말합니다.

Tiered Compilation

보통 프로그램을 실행할 때는 두개 다 사용합니다. 기본 JIT 컴파일 설정이란 소리죠. 만약에 수동으로 컴파일 설정을 변경하고 싶다면 다음과 같은 옵션을 추가해주시면 됩니다.

    -XX:+TieredCompilation

• 동작을 간단히 설명해보면,
  • C2는 웜업 단계가 필요합니다.
  • 그래서 c1컴파일로 빠르게 실행하다가 양이 많아지면 C2 컴파일러가 컴파일을 맡게 됩니다.

HotspotVM의 한계(라 적어놓고 C2 컴파일러의 한계라 보면 됨)

AOT

C2 JIT 컴파일러는 수명이 다했다고 보면 됩니다. 코드 관리가 힘들기 때문에 몇년동안 주된 기능 향상이 없었고 현재 설계보다 더 나은 기능 향상이 힘들 것이라는게 학계의 정설입니다.

그래서 GraalVM이 등장하게 됩니다.