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1. 개요
Just-in-Time compile, JIT compile컴퓨터 과학과 프로그래밍 언어에서 사용하는 용어. C나 C++에서 하는 것처럼 프로그램을 실행하기 전에 처음 한 번 컴파일[1]하는 대신, 프로그램을 실행하는 시점에서 필요한 부분을 즉석으로 컴파일하는 방식을 말한다.
2. 상세
보통 인터프리터 방식의 언어 구현들이 성능 향상을 목적으로 도입하는 경우가 많은데, JIT 컴파일러는 같은 코드를 매번 해석하는 대신 처음 실행될 때 인터프리트를 하면서 자주 쓰이는 코드를 캐싱한 뒤[2], 이후에는 캐싱된 코드를 가져다 쓰기 때문에 인터프리터의 느린 실행 속도를 개선할 수 있다. 바이트코드 컴파일을 사용하는 Java도 바이트코드를 기계어로 번역할 때 JIT 컴파일러를 사용한다.그럼에도 컴파일은 상대적으로 느린 작업이기 때문에, 현대의 Java와 .NET 런타임들은 계층적 컴파일을 사용한다. 초기에는 빠른 실행을 위해 컴파일 없이 인터프리터를 하거나[3], 최적화 없이 가볍게 컴파일하고[4], 이후 자주 호출될 경우에는 공격적인 최적화와 함께 다시 컴파일하여 기존 기계어를 교체한다.[5]
단점이라면 초기 구동 시에는 소스 코드(혹은 바이트코드)를 실행 단계에서 컴파일하는 데에 시간과 메모리를 소모하기 때문에 정적 컴파일된 프로그램에 비해 실행 속도 면에서 손해를 본다는 것으로, 특히 실행 시간이 매우 짧은 경우에는 애써 컴파일된 코드를 제대로 울궈먹기도 전에 프로그램이 끝나는 배보다 배꼽이 더 큰 상황이 벌어지기도 한다.[6]
시작 속도에 민감할 경우 JIT의 장점인 리플렉션을 줄이고[7] GraalVM, .NET Native AOT 같은 AOT 기술을 쓸수밖에 없는 편이다.
크게 나눠서 HotSpot VM과 같이 메소드(함수) 단위로 JIT 컴파일을 하는 방식과, 그보다 더 작은 단위에서 프로그램 실행 흐름을 실시간으로 추적하며 컴파일할 코드를 탐색하는 Tracing JIT 방식으로 분류할 수 있다. 특히 Tracing JIT의 경우에는 실행 시점에만 알 수 있는 정보를 컴파일에 적극적으로 반영[8]하기 때문에 이론적으로는 정적 컴파일 방식보다 컴파일 속도가 더 빨라질 수도 있다.[9]
미리 컴파일된 코드를 실행하는 것이 아닌, 런타임에 동적으로 코드를 생성하여 실행한다는 특징 때문에 JIT 컴파일러는 잠재적으로 상당한 보안 문제를 가지고 있다. 특히 JIT 컴파일러 자체에 버그가 있는 경우 곧바로 보안취약점이 되는 경우가 많다. 대표적으로 인텔 CPU 게이트로 유명한 스펙터 보안취약점은 JIT에 의존하는 JavaScript 엔진을 가진 브라우저에서만 발생했다. 오라클의 HotSpot VM 또한 JIT 컴파일러 버그로 인한 다수의 보안취약점이 있었다.
참고로 iOS에서는 상기한 보안문제를 이유로 네트워크로 바이너리나 코드를 다운받아 실행하는 것을 금지하고 있다. Chrome이나 Firefox의 iOS 버전이 자체 엔진을 쓰지 못하고 애플이 제공하는 WebKit의 웹뷰를 사용할 수밖에 없는 주요 이유 중 하나다.[10] 요즘 브라우저들은 JavaScript 엔진으로 JIT를 쓰기 때문. iOS도 편법으로 구현이 가능하나 정책이 이를 허용하지 않아 스토어에 올릴 때 Reject된다.
이러한 이유로 Dolphin같은 게임 애뮬레이터가 Android에는 있는데 여기에는 없는 이유 중 하나이다.
macOS에서는 iOS와 달리 제한사항이 느슨하여 JIT를 사용할 수 있다.[11] 브라우저 또한 WebKit로 제한되어 있지 않아서 Chromium이나 Gecko를 여기에서는 자유롭게 사용할 수 있다.
Nintendo Switch의 내장 웹브라우저[12]도 상기한 보안문제를 이유로 JavaScript엔진에서 JIT 컴파일러를 삭제했다. 이로인해 웹사이트 기반이었던 eShop의 속도가 심하게 저하되는 부작용이 생겼다.
3. JIT 컴파일을 사용하는 플랫폼의 예
- LISP: John McCarthy에 의해 1960년에 JIT를 탑재하고 있었으며, 이것이 최초의 JIT 구현체다.
- Java HotSpot VM: Update를 통해 J2SE 1.2에서 최초 등장했으며, J2SE 1.3 이후 기본으로 탑재
- .NET CLR (C# 등의 .NET Framework 계열 언어)
- LLVM[13]
- LuaJIT[14] (Lua)
- PHP 8.0 버전 이상
- PyPy (Python)
- Numba (Python)
- TraceMonkey, V8, SpiderMonkey, 차크라코어 (JavaScript)
- Dalvik VM (Java, 안드로이드)[15]
- ART (Java, 안드로이드)[16]
- 플래시 (액션스크립트 3.0)
- Julia
- MATLAB
- SQL (Prepared Statement 사용 한정)
- Mojo: AOT 방식도 지원한다.
[1] JIT 컴파일에 대비되는 방식으로 정적 컴파일(Static Compilation) 또는 AOT 컴파일(Ahead-Of-Time Compilation)이 있다. 정적 컴파일과 AOT 컴파일의 차이점은 원시 코드를 곧바로 기계어로 컴파일하느냐, 미리 해석되어 있는 바이트코드를 기계어로 재차 컴파일하느냐의 차이. JIT와 AOT의 'Time'은 Runtime, 즉 실행 시간을 말한다.[2] Java Virtual Machine의 경우 메소드 영역에 있는 코드 캐시(Code Cache) 공간에 JIT로 컴파일된 기계어 코드를 캐싱한다.[3] JVM HotSpot이 초기에 사용한다.[4] 대부분의 매서드가 이 옵션으로 가장 먼저 한번씩 컴파일된다.[5] 가볍게 컴파일한 기계어가 남아있으면서, 컴파일은 별도 스레드에서 이루어지기에 성능에 악영향을 주지 않는다.[6] 보통 그 정도로 실행시간이 짧은 프로그램은 어차피 컴파일해서 돌리나 인터프리터로 돌리나 몇 초 차이나지도 않는 경우라 오히려 스크립트 언어로 짜고 대충 돌리는 경우가 많긴 하지만, 벤치마크를 할 때는 이것 때문에 본의 아니게 평판을 깎아먹곤 한다. 특히 초심자들이 JIT 따위 고려하지 않은 어설픈 벤치마크 코드를 짜놓고 "아 Java 구리네 C 만세" 이러는 경우가 간혹 있다.[7] 하지만 .NET의 경우 가능한 매서드들은 미리 컴파일해두는 R2R(ReadyToRun)를 사용하면 리플렉션을 포기하지 않으면서 시작 속도를 개선할수 있다.[8] 가능한 최적화의 예로, 루프 내에서 어떤 객체의 메소드를 자주 부른다는 걸 파악하면 컴파일할 때 객체의 메소드를 동적으로 찾는 대신 해당 메소드의 위치를 정적으로 바인딩할 수 있다.[9] 그래서 인트린직에서도 유리한 면이 있다. C/C++ 같은 컴파일 언어는 CPU 명령어셋 별로 배포하지 않는 한 호환성을 챙기는 편인데, JIT 언어들은 그럴 필요없이 한 번의 배포만으로도 그걸 실행하는 런타임이 CPU 정보를 알고 있어, 쓸수 있는건 써준다.[10] 물론 가장 큰 이유는 애플이 서드파티 웹 브라우저 엔진을 허용하지 않아서이긴 하다.[11] 이러한 이유 때문에 Rosetta 2가 존재하는 이유이다. 만약에 macOS 마저 금지했다면 Rosetta 마저도 존재하지 않았을 것이다.[12] 사용자가 사용할수 없게 막혀있지만, eShop, SNS연동을 위힌 로그인, 게임 내 사용, 공공 WiFi 로그인등의 일부 기능에만 사용되고 있으며, 공공 WiFi로그인을 제외하면 각각의 기능에 맞게 접속할 수 있는 페이지에 제한이 걸려있다.[13] LLVM API를 사용하여 LLVM IR를 컴파일하면 된다. Clang에서 LLVM IR을 생성할 수 있기 때문에, C/C++ 전용 JIT 컴파일러 프론트엔드도 있다.[14] 5.1 버전 이후의 Lua를 지원하지 않는다. 그렇다고 프로젝트가 죽은 건 아니고 현재도 활성화되어 있으니 Lua로부터 독립해 나왔다고 보는 게 맞을 듯 하다.[15] 4.4부터 6.0까지의 ART는 JIT이 아니다.[16] 안드로이드 누가부터 JIT을 같이 사용하기 시작했다.