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학습 목표

• IntelliJ IDEA에서 JDK를 설치하고 프로젝트에 연결할 수 있다.
• Hello World 프로그램을 IDE와 터미널에서 모두 실행할 수 있다.
• JDK/JRE/JVM의 역할 차이와 Java 컴파일-실행 원리를 설명할 수 있다.
• 바이트코드, 클래스 로딩, JIT, GC까지 Java 런타임의 큰 흐름을 이해한다.

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1. IntelliJ에서 JDK 설치와 프로젝트 생성

이 강의는 IntelliJ IDEA 하나로 개발 환경을 준비하는 방식을 기준으로 한다.

1.1 새 프로젝트를 만들면서 JDK 설치

1. IntelliJ IDEA 실행 후 New Project 클릭
2. 좌측에서 Java 선택
3. Project SDK 영역에서 Download JDK 선택
4. 수업 기준 버전(예: 17 또는 21) 선택
5. Create를 누르면 JDK 다운로드와 프로젝트 생성이 함께 진행됨

1.2 기존 프로젝트에 JDK 연결

1. File > Project Structure 열기
2. Project 탭에서 SDK를 선택
3. SDK가 없으면 Add SDK > Download JDK로 설치
4. Project language level도 SDK 버전과 맞춤

1.3 설치 확인

IntelliJ 하단 Terminal에서 확인한다.

java -version
javac -version

• java는 실행 런타임 확인
• javac는 컴파일러 확인
  둘 다 버전이 출력되어야 개발 준비가 끝난다.

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2. Hello World 작성과 실행

2.1 코드 작성

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

Java 애플리케이션 시작점은 main 메서드다.

2.2 IDE에서 실행

• main 옆 초록색 실행 버튼 클릭
• 콘솔에 Hello World 출력 확인

2.3 터미널에서 실행

javac HelloWorld.java
java HelloWorld

• 첫 줄: 소스(.java)를 바이트코드(.class)로 컴파일
• 둘째 줄: JVM이 .class를 로딩해 실행

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3. JDK, JRE, JVM 차이

Java를 정확히 이해하려면 이 세 가지를 구분해야 한다.

3.1 JVM (Java Virtual Machine)

• .class 바이트코드를 실제로 실행하는 가상 머신
• OS마다 구현은 다르지만(Java HotSpot 등), 바이트코드 실행 규약은 동일
• 클래스 로딩, 바이트코드 검증, 실행 엔진, 메모리 관리(GC)를 담당

3.2 JRE (Java Runtime Environment)

• JVM + 표준 라이브러리
• Java 프로그램을 “실행”하는 데 필요한 환경
• 컴파일러 javac는 포함되지 않음

3.3 JDK (Java Development Kit)

• JRE + 개발 도구
• javac, jar, javadoc, jdb 등 개발 도구 포함
• Java를 “개발 + 실행”하려면 JDK가 필요

관계:

JDK > JRE > JVM

JDK 안에 JRE, JRE 안에 JVM이 포함되는 구조를 시각적으로 정리한 그림이다.

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4. Java 컴파일과 실행 원리

4.1 큰 흐름

소스코드(.java)
  -> javac 컴파일
바이트코드(.class)
  -> java 명령으로 JVM 실행
클래스 로딩/검증/링크/초기화
  -> 인터프리터 + JIT 컴파일
OS 위에서 동작

컴파일 단계와 런타임 단계를 하나의 흐름으로 연결한 그림이다.

4.2 컴파일 단계 (javac)

• 문법 검사
• 타입 검사
• 바이트코드 생성
• 오류가 있으면 .class 생성이 되지 않음

4.3 클래스 로딩 단계

• java HelloWorld를 실행하면 JVM 클래스 로더가 필요한 클래스를 메모리로 로드
• 사용자 클래스뿐 아니라 String, System 같은 표준 라이브러리 클래스도 로드됨

4.4 검증/링크/초기화

• 검증(Verify): 바이트코드가 JVM 규칙을 어기지 않는지 검사
• 링크(Link): 심볼 참조를 실제 메모리 구조와 연결
• 초기화(Initialize): static 필드 초기화, static {} 블록 실행

4.5 실행 엔진 (Interpreter + JIT)

• 처음에는 인터프리터가 바이트코드를 해석 실행
• 반복 실행되는 “핫 코드”는 JIT가 기계어로 컴파일해 성능 향상
• 이 구조 덕분에 이식성과 성능을 함께 확보

4.6 메모리와 GC

• 객체는 Heap에 생성
• 메서드 호출 정보는 Stack 프레임에 저장
• 더 이상 참조되지 않는 객체는 GC가 자동 정리

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5. 바이트코드와 플랫폼 독립성

Java 소스는 OS별 기계어로 바로 가지 않고, 중간 형태인 바이트코드로 컴파일된다.
같은 바이트코드는 각 OS의 JVM에서 실행되므로 다음이 가능하다.

• 개발 환경: Windows
• 배포 환경: Linux
• 코드 재컴파일 최소화

이 개념을 흔히 WORA(Write Once, Run Anywhere)로 설명한다.

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6. 자주 발생하는 문제와 점검 포인트

1. javac를 찾지 못함
   • JDK가 아닌 JRE만 설치했거나 PATH 설정 문제일 가능성이 큼
2. public class 이름과 파일명이 다름
   • 예: HelloWorld.java 파일에 public class Main 선언
   • 컴파일 에러 발생
3. IntelliJ에서는 되는데 터미널에서는 안 됨
   • 작업 디렉터리, PATH, JDK 버전 차이 점검
4. JDK 버전 불일치
   • 프로젝트 SDK와 실행 SDK가 다르면 예상치 못한 문법/라이브러리 오류 발생 가능

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정리

• 입문 단계에서는 IntelliJ의 Download JDK 기능으로 환경 구성을 단순화하는 것이 가장 안정적이다.
• Java 실행은 단순 “컴파일 후 실행”이 아니라, 클래스 로딩/검증/링크/초기화, JIT, GC를 포함한 런타임 파이프라인이다.
• 이 흐름을 이해하면 이후 예외 처리, 컬렉션, 스레드, 성능 튜닝 학습이 훨씬 쉬워진다.