🖥️ 프로세스(Process) 완전 정복

"프로그램은 죽어있는 설계도, 프로세스는 살아 숨 쉬는 실행"

🔵 프로세스란?

프로세스(Process) = 실행 중인 프로그램(Program in Execution)

하드디스크에 저장된 .exe 파일이나 .jar 파일은 그냥 정적인 파일일 뿐이다. 그 파일을 실행하는 순간 OS가 메모리를 할당하고 CPU 사용 권한을 부여하는데, 이 "생명력을 얻은 상태" 가 바로 프로세스다.

🧱 프로세스의 메모리 구조

OS는 프로세스 실행 시 독립적인 메모리 공간을 할당한다. 이 공간은 역할에 따라 4가지 영역으로 나뉜다.

Java 개발자 관점 🔍

public class MemoryExample {
    static int staticVar = 10;   // ← Data 영역

    public static void main(String[] args) {
        int localVar = 20;          // ← Stack 영역
        String obj = new String("Hello"); // ← Heap 영역 (참조는 Stack)
    }
}

💡 Java의 GC(Garbage Collector) 가 Heap 영역의 더 이상 참조되지 않는 객체를 자동으로 해제한다. Stack은 메서드 종료 시 자동 소멸되므로 GC 대상이 아니다.

🪪 PCB (Process Control Block)

OS는 수많은 프로세스를 동시에 관리하기 위해 각 프로세스마다 '신분증' 같은 데이터 구조를 유지한다. 이것이 PCB(프로세스 제어 블록) 이다.

OS는 프로세스를 교체(Context Switch) 할 때 현재 PCB에 상태를 저장하고, 다음 프로세스의 PCB를 불러온다. 덕분에 CPU가 하나여도 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 느껴진다.

🔄 프로세스 상태 흐름

⚔️ 프로세스 vs 스레드

💡 Java의 Thread, Runnable, ExecutorService 는 모두 스레드 기반이다. 같은 JVM 프로세스 내에서 Heap을 공유하기 때문에 멀티스레드 환경에서는 동기화(Synchronization) 에 주의해야 한다.

🛡️ 프로세스 격리(Isolation)가 중요한 이유

프로세스는 서로의 메모리를 절대 침범할 수 없도록 OS가 강제로 격리한다.

장점 — 한 프로세스가 비정상 종료되어도 다른 프로세스와 시스템 전체는 안전하다. 단점 — 프로세스 간 데이터 공유 시 IPC(Inter-Process Communication) 같은 복잡한 메커니즘이 필요하다.

[ 프로세스 A ]      [ 프로세스 B ]
  Stack              Stack
  Heap      ✋❌🚫    Heap       ← 직접 접근 불가
  Data               Data
  Text               Text
  
    ↕ IPC (파이프, 소켓, 공유 메모리 등)

바로 이 트레이드오프 때문에 스레드가 탄생했다. 같은 프로세스 내 스레드는 Heap을 공유하므로 빠른 통신이 가능하지만, 그만큼 동시성 문제(Race Condition, Deadlock) 에 노출된다.

📝 핵심 요약