Class Loader

인프런 백기선님의 강의 <더 자바, 코드를 조작하는 다양한 방법> 을 수강하면서 공부한 내용을 정리합니다.

class loader 는 로딩, 링킹, 초기화 순서로 진행된다.

1. loading

  • .class 로 컴파일된 자바 바이트 코드를 읽어들여 바이너리 코드로 만든 뒤, 메모리 내의 "메소드" 영역에 이를 저장한다.

  • 이때, 메소드 영역에는 다음과 같은 것들이 저장된다.

    • FQCN, fully qualified class name : 패키지 명을 포함한 클래스의 풀 네임을 말한다.

    • 클래스, 부모클래스, 인터페이스, 이늄

    • 메소드, 변수

  • 로딩이 끝나면 해당 클래스 타입의 Class 객체를 생성하여 메모리 내의 힙 영역에 저장한다. 

    • package me.flash;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Flash.class);    //별도로 객체를 생성하지 않아도 class 객체가 생성됨 
        System.out.println(Flash.class.getSuperclass());
        System.out.println(Flash.class.getSuperclass().getSuperclass());
        /*
        class me.flash.Flash
        class java.lang.Object
        null
        * */
    }
}

2. linking

  • 링크는 3단계로 나뉘어 진행이 된다.

    • veryfy : .class 파일 형식이 유효한지 검사한다.

    • prepare : 클래스 변수 (static 변수) 와 기본값에 필요한 메모리를 준비한다.

    • resolve : 링킹 단계에서 수행되기도 하고, 그 이후에 수행되기도 하므로 optional 하다. 심볼릭 메모리 레퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 레퍼런스로 교체하는 일을 수행한다.

3. initialization

  • static 블럭을 실행하고 및 변수에 값을 할당한다.

4. class loader

  • 클래스 로더의 경우는 계층 구조로 이루어져 있고, 기본적으로는 세 가지 클래스 로더가 제공된다.

4-0. 특징

  • 계층적

    • 클래스 로더는 계층적인 구조를 가질 수 있다. 상위 클래스 로더 아래에 하위 클래스 로더를 가질 수 있다.

    • 이때, 최상위 계층의 클래스 로더가 바로 bootstrap class loader 이다.

  • 위임형 로드 요청

    • 제공되는 세 가지의 클래스 로더는 bootstrap > execution(platform) > application 순으로 우선순위를 가진다.

    • 클래스로더가 CL1 - CL2 - CL3 의 구조를 가지고 있을 때,

      • CL3 가 특정 클래스를 로드할 때, 해당 클래스 로딩을 CL2 에 요청하고

      • CL2는 다시 CL1 에 로딩을 요청한다.

  • 한번 로드된 클래스는 다시 unload 할 수 없다.

    • 클래스 로더 자체를 삭제하고 새롭게 생성하여 클래스 로더를 로딩하면 재로딩 된 것처럼 보이게 할 수 있다.

  • 가시적인 규약

    • 하위 클래스 로더는 상위 클래스 로더를 위임형 로드 요청을 통해서 클래스 로딩 요청을 할 수 있지만, 그 반대는 불가하다. (상속이랑 비슷한듯)

    • 같은 부모 클래스 로더를 가진 하위 클래스 로더들 사이에서도 상호간 클래스 로드 요청이 불가하다.

4-1. bootstrap class loader

  • 가장 최상위, 최우선 클래스 로더이다.

  • JVM 이 실행될 때, 가장 먼저 로드되는 클래스 로더이며

  • 다른 클래스 로더와 다르게 네이티브 코드로 되어있다는 특징이 있다.

  • JAVA_HOME\lib 에 있는 코어 자바 API 를 제공한다. -> 자바 기본 클래스들을 제공한다.

4-2. platform class loader

  • JAVA_HOME\lib\ext 폴더 OR java.ext.dirs 시스템 변수에 해당하는 위치에 있는 클래스들을 읽는다.

  • java 확장 클래스들이 로드된다.

  • 별도로 클래스 패스로 설정하지 않아도 읽을 수 있으며

  • 보안 확장 기능 같은 것들이 여기서 로드된다.

4-3. application class loader

  • CLASSPATH 에 정의되거나 JVM 옵션에서 -cp, -classpath 에 지정된 클래스들이 로딩된다.

  • 사용자가 지정한 $CLASSPATH 내의 클래스를 로드하며 이는 곧 어플리케이션의 클래스들을 로드하는 것임을 뜻한다.

  • User-Defined Class Loader

    • 어플리케이션 클래스가 로드되고 나면, 이제 사용자가 코드 상에서 직접 생성해서 사용하는 클래스가 로드된다.

5. 참고

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