[JVM] 클래스 로더

클래스 로더

https://www.scientecheasy.com/2021/03/what-is-jvm.html/

 

클래스 로더가 JVM 메모리에 바이트 코드를 업로드 시키고, 실행 엔진이 여기에 있는 바이트 코드들을 실행하게 된다.

클래스들을 한번에 메모리 올리지 않음 (낭비 될 수 있어서)

그때그때 필요한 것들만 클래스 로더가 가져와서 메모리에 올림. 실행엔진이 실행하다가 클래스가 없다 → 클래스 로더에게 요청, 클래스 로더는 클래스를 로드하게 된다.

클래스를 로드하는 과정

클래스 로드의 3가지 단계

• Loading: 클래스 파일로부터 읽어와서 JVM 메모리에 로딩하는 과정
  • 클래스 로더가 .class 파일을 읽고 그 내용에 따라 적절한 바이너리 데이터를 만들고 Method 영역에 저장한다.
  • Method 영역에 저장되는 데이터 (클래스 파일의 바이트 코드가 로드되는 곳)
    • 타입 정보 (클래스, 인터페이스, enum)
    • 메서드와 변수 정보
    • FQCN
  • 로딩을 하고 나면 해당 클래스 타입의 Class<?> 객체(클래스 객체)를 생성하여 힙 영역에 저장한다.
  • 객체이름.class 또는 인스턴스의 getClass() 형태로 호출했을 때 리턴되는 값

• Linking: 클래스 파일을 검증, 기본값으로 초기화하는 과정
  • Verify(검증): 클래스 파일이 유효한지 확인(=컴파일이 잘 되었는지), JVM 구동 조건대로 구현되지 않았을 경우 VerifyError를 던진다.
  • Prepare(준비):
    • 클래스가 필요로 한 메모리를 준비해두는 과정
    • 클래스 및 인터페이스에 필요한 static field 메모리를 할당하고, 이를 기본값으로 초기화한다.
      • 기본값으로 초기화된 static field 값들은 뒤의 Initialization 과정에서 코드에 작성한 초기값으로 변경이 된다.
        → 이 때문에 JVM에 탑재된 클래스 파일의 코드를 작동시키진 않는다.
  • Resolve(분석):
    • 클래스가 참조하는 객체에 대해 실제 메모리 주소값을 대입하는 과정
    • 런타임 상수 풀(run-time constant pool)에 있는 심볼릭 참조(symbolic reference - 논리적 주소)를 직접 참조(direct reference - 실제 메모리 주소)로 대체하는 과정
    • 여기서 심볼릭 메모리 레퍼런스는 클래스가 로드가 되면 실제 힙영역의 레퍼런스 영역을 가르키는 것이 아니라 논리적인 주소만 가르키고 있는 것을 뜻한다. 이것을 Resolve 단계에서 실제 힙 영역의 레퍼런스를 가르키게 한다.
    • 참고: JVM. 클래스로더 서브시스템(Class Loader Subsystem)

• Initializing(초기화): 클래스 안에 static 변수의 값을 할당하고 초기화시키는 과정
  • 앞의 prepare 단계에서 확보된 메모리 영역에 클래스의 static 값들을 할당한다. (실제 코드에 명시된 초기화값)

static final String name = "name";

클래스 로더의 종류

3가지 단계로 동작

1. 캐시에서 확인: 이미 불러온 클래스가 있는지 확인한다. (이전에 로드된 클래스인지)
2. 상위 클래스 로더에서 확인
3. 본인 클래스 로더에서 확인

클래스 로더 위계

• Bootstrap에 존재하는지: 가장 먼저 실행되는 클래스 로더, 자바의 기본적인 클래스들을 로드한다.
• 없다면 Extension에 존재하는지: 자바 기본 클래스들을 제외한 확장된 클래스들을 로드한다.
• 없다면 Application(System)에 존재하는지: java를 실행하면서 classpath 옵션을 주었을 때 여기에 있는 클래스들을 로드한다.
• User-Defined: 우리가 직접 생성한 클래스 로더

일반적으로 99%는 Application에 존재한다.