[java] 자바 메모리 구조 - 김영한~자바

인트로

자바기초 다시 한번 볼 심산으로 예전에 사두었던 인프런..강의를 다시 켜봤다..하하

듣고 대강 정리를 해봤습니다~

 

김영한짱.. 천재야 증말~

자바듣다가 다른강의도 사버렷다 하하 나 이제 강의를 .. 편의점에서 초코바 사듯이 사서 이제 완강할 일만 남았네요ㅠ

 

 

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1. 자바 메모리 구조 개요

자바의 메모리는 크게 3개 영역으로 나뉜다.

메서드 영역 (Method Area)
├── 클래스 정보 (바이트코드, 메서드, 생성자)
├── static 변수들
└── 런타임 상수 풀

스택 영역 (Stack Area)  
├── 지역 변수
├── 매개변수
└── 메서드 호출 정보 (스택 프레임)

힙 영역 (Heap Area)
├── 객체 (인스턴스)
├── 배열
└── 인스턴스 변수들

 

비유

• 메서드 영역: 학교의 교무실 (모든 학생이 공유하는 정보)
• 스택 영역: 개인 책상 (개인적인 작업 공간, 수업 끝나면 정리)
• 힙 영역: 사물함 (개인 소유물들, 졸업할 때까지 유지)

 

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2. static 키워드

static은 정적이라는 뜻으로, 객체 생성 없이 사용할 수 있는 클래스 레벨의 멤버를 만들 때 사용한다.

 

2-1. 기본 개념

public class Student {
    // 인스턴스 변수 (각 학생마다 다름)
    String name;
    int age;
    
    // static 변수 (모든 학생이 공유)
    static String schoolName = "자바고등학교";
    static int totalStudents = 0;
    
    // 인스턴스 메서드
    public void study() {
        System.out.println(name + "이 공부합니다.");
    }
    
    // static 메서드
    public static void printSchoolInfo() {
        System.out.println("학교명: " + schoolName);
    }
}

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2-2. 사용 방법

// static 멤버는 클래스명으로 직접 접근
Student.schoolName = "코딩고등학교";
Student.printSchoolInfo();

// 인스턴스 멤버는 객체 생성 후 접근
Student student1 = new Student();
student1.name = "김자바";
student1.study();

 

 

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3. 메모리 영역별 상세 분석

3-1. 메서드 영역 (Method Area)

특징: 프로그램 전체에서 공유, 프로그램 시작부터 종료까지 유지

public class MethodAreaExample {
    static int globalCounter = 0;        // 메서드 영역에 저장
    static String appName = "MyApp";     // 메서드 영역에 저장
    
    static {
        System.out.println("클래스 로딩 시 실행");  // static 블록도 메서드 영역
    }
}

 

메서드 영역에 저장되는 것들:

• 클래스의 바이트코드
• static 변수들
• 메서드 정보
• 런타임 상수 풀
• static 블록

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3-2. 스택 영역 (Stack Area)

특징: LIFO 구조, 메서드 호출 시 생성, 종료 시 제거

public class StackExample {
    public void method1() {
        int a = 10;          // 스택에 저장
        method2(a);          // 스택 프레임 추가
    }                        // method1 스택 프레임 제거
    
    public void method2(int param) {  // param도 스택에 저장
        String local = "지역변수";     // 스택에 저장
    }                                 // method2 스택 프레임 제거
}

 

스택 영역의 특징:

• 메서드 호출 시마다 스택 프레임 생성
• 지역 변수, 매개변수 저장
• 메서드 종료 시 자동으로 정리
• 스레드별로 독립적인 스택 공간

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3-3. 힙 영역 (Heap Area)

특징: 객체와 배열 저장, GC가 관리

public class HeapExample {
    String instanceVar;      // 인스턴스 변수 (힙 영역)
    
    public static void main(String[] args) {
        HeapExample obj = new HeapExample();  // 객체는 힙에 생성
        obj.instanceVar = "힙 영역 데이터";
        
        int[] array = new int[10];            // 배열도 힙에 생성
    }
}

 

힙 영역의 특징:

• 모든 객체와 배열이 저장
• 인스턴스 변수들이 여기에 위치
• GC(가비지 컬렉션)가 자동으로 메모리 관리
• 모든 스레드가 공유

 

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4. 메모리 영역 구분 실습

4-1. 코드로 이해하기

public class MemoryExample {
    static String className = "MemoryExample";    // 메서드 영역
    String instanceName = "인스턴스";              // 힙 영역 (인스턴스 변수)
    
    public void testMethod(int param) {           // param: 스택 영역
        int localVar = 100;                       // 스택 영역
        String[] array = new String[5];           // 배열: 힙 영역
        
        // 새 객체 생성
        MemoryExample newObj = new MemoryExample(); // 객체: 힙 영역
        newObj.instanceName = "새 인스턴스";          // 힙 영역
    }
}

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4-2. 변수별 생명주기

public class LifeCycleExample {
    static int staticVar = 1;     // 프로그램 시작 ~ 종료 (가장 긴 생명주기)
    int instanceVar = 2;          // 객체 생성 ~ GC (중간 생명주기)
    
    public void method() {
        int localVar = 3;         // 메서드 시작 ~ 종료 (가장 짧은 생명주기)
        
        // localVar는 메서드 종료 시 스택에서 제거
        // instanceVar는 객체가 GC될 때까지 힙에 유지  
        // staticVar는 프로그램 종료까지 메서드 영역에 유지
    }
}

 

 

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5. 메모리 구조 이해 ~퀴즈~ 

5-1. 메모리 영역 구분

다음 변수들이 저장되는 메모리 영역을 맞춰바

public class MemoryQuiz {
    static String className = "MemoryQuiz";    // A) ?
    String instanceName;                       // B) ?
    
    public void method(int parameter) {        // C) ?
        int localVar = 100;                    // D) ?
        String[] array = new String[5];        // E) 배열 객체는 ?
    }
}

 

정답:

• A) 메서드 영역 (static 변수)
• B) 힙 영역 (인스턴스 변수)
• C) 스택 영역 (매개변수)
• D) 스택 영역 (지역변수)
• E) 힙 영역 (배열 객체)

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5-2. 메모리 할당 흐름 이해하기

public class MemoryFlow {
    static int count = 0;        // 1. 프로그램 시작 시 메서드 영역에 할당
    
    public static void main(String[] args) {  // 2. main 스택 프레임 생성
        String name = "자바";                  // 3. 스택에 지역변수 생성
        MemoryFlow obj = new MemoryFlow();    // 4. 힙에 객체 생성
        obj.process(10);                     // 5. process 스택 프레임 생성
    }
    
    public void process(int value) {         // 6. 매개변수 스택에 저장
        int result = value * 2;              // 7. 지역변수 스택에 저장
    }                                        // 8. process 스택 프레임 제거
}                                            // 9. main 스택 프레임 제거

 

 

 

 

마무리

자바 메모리 구조의 3영역을 이해하면

• 메모리 효율적인 코드 작성 가능
• 메모리 누수 원인 파악 가능
• 성능 최적화 방향 결정 가능
• 디버깅 능력 향상