JVM - ClassLoader

ClassLoader

Javac에 의해 바이트코드로 변환된 클래스 파일을 JVM 메모리로 로딩하기 위한 하위 시스템이다. Class Loader는 세 가지 주요 기능이 있다.

• Loading
• Linking,
• Initialization

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1. ClassLoader - Loading

클래스 로더는 .class 파일을 읽고, 바이너리 데이터를 생성하여 메서드 영역에 저장한다.

클래스 로더의 종류로는 세 가지가 있으며 각 역할이 부여되어있다.

• BootStrap : 시스템 클래스 및 Java 표준 라이브러리에 대한 클래스를 로딩한다. (jre/lib 폴더의 rt.jar에 위치한 클래스들을 로딩한다.)
• Platform ClassLoader : jre/lib/ext 폴더 내의 클래스를 로딩한다.
• Application ClassLoader : 작성한 코드에 대한 클래스, 환경 변수를 로딩한다.

또한 각 .class 파일 마다 JVM은 아래의 세 가지 정보를 메서드 영역에 저장한다.

1. 로드된 클래스와 그 모든 연관 부모 클래스

2. .class 파일이 Class or Interface or Enum어떤 것으로 작성된 것인지?

3. 수정자, 변수와 메서드 정보 등

우리는 흔히 getClass()메서드로 class를 코드 관점에서도 사용이 가능하다. 클래스 로더가 하는 역할이 덕분인데,

.class 를 로딩을 마친 후에, JVM 은 Heap 영역에 이 파일들을 나타내기 위해 Class 유형의 객체를 생성한다.

또한 코드 단에서 ClassLoader를 확인하고 싶으면 아래와 같이 작성할 수 있다.

public class App {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello My Name Is main In App.class");
        System.out.println(App.class.getSuperclass());

        ClassLoader classLoader = App.class.getClassLoader();
        System.out.println("classLoader = " + classLoader);
        System.out.println("classLoader.getParent() = " + classLoader.getParent());
        System.out.println("classLoader.getParent().getParent() = " + classLoader.getParent().getParent());
    }

}
/*
출력 결과

Hello My Name Is main In App.class
class java.lang.Object
classLoader = jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@251a69d7 // 가장 하위의 클래스 로더
classLoader.getParent() = jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@7cd84586 // 중간 클래스 로더
classLoader.getParent().getParent() = null // 최상위 클래스 로더 (있긴 있지만 네이티브로 작성되어있어 확인할 수 없다.)
*/

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2. ClassLoader - Linking

Verification, Preparation, Resolution 을 수행한다.

2.1 ClassLoader - Linking : Verification

.class 파일이 올바른 형식으로 지정되고, 유효한 컴파일러에 의해 생성되었는지 확인한다.

확인에 실패 했을 때 RuntimeException 혹은 java.lang.VerifyError 가 발생한다.

이 과정이 끝났다면, 클래스 파일을 컴파일 할 준비가 완료 된 것이다.

2.2 ClassLoader - Linking : Preparation

클래스 변수에 메모리를 할당하고 메모리를 기본값으로 초기화한다.

2.3 ClassLoader - Linking : Resolution

간접 참조 방식을 직접 참조 방식으로 바꾸는 과정이다. 참조된 엔티티를 찾기 위하여 메서드 영역을 검색한다.

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3. ClassLoader - Initialization

모든 static 변수가 코드 및 static block 에 정의된 값으로 할당된다. (static 키워드가 들어간 요소들 메모리 할당)

부모에서 자식 순으로 수행된다.

–> static 요소들 메모리 할당 –> 부모 클래스 메모리 할당 –> 자식 클래스 메모리 할당 –> 기타 요소들 할당