ClassLoader에 대해

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Java ClassLoader이란?

  • JVM에서 동작하는 모든 Class들은 참조되는 순간 동적으로 Load 및 Link가 이루어진다.
  • ClassLoader는 클래스들을 동적으로 메모리에 로딩할 책임을 가지고 있다.

Class Load 방식에 대해

  • Load Time Dynamic Loading
    • 하나의 클래스를 로딩하는 과정에서 필요한 다른 클래스를 한번에 로딩하는 것을 말한다.
  • Run Time Dynamic Loading
    • Reflection과 같은 실제로 메소드가 실행될때 로딩하는 것을 말한다.

ClassLoader 과정에 대해

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Loading

  • 클래스 로더가 .class 파일을 읽고, 그 내용에 따라 적절한 바이너리 데이터를 만들고 메소드 영역에 저장하는 행위
    • Loading하면서 JVM 스펙이 맞는지 확인
    • Java Version 확인

Linking

  • 총 세 단계로 나눠져 있다.
  • Verify
    • JVM에서 사용이 가능한 형태인지를 검증하는 작업
    • 해당 비용이 매우 크기 때문에 옵션을 통해 Disabled 할 수 있다.
  • Preparation
    • Type이 필요로 하는 Memory를 할당해 주는 작업
  • Resolution
    • 심볼릭 메모리 레퍼런스를 메소드 영역에 있는 실제 레퍼런스로 교체한다. 이 과정은 Optional이다.
    • Constant Pool의 Symbolic Reference를 Direct Reference, 즉 실제 메모리 주소 값으로 변경해 주는 작업을 의미

Initialization

  • Static 변수의 값을 할당한다. (static 블럭이 있다면 이때 실행된다.)
  • SuperClass 초기화를 진행한다.
  • SuperClass를 초기화한 후 해당 Class의 초기화를 진행한다.

ClassLoader 종류

  • 클래스 로더는 계층 구조로 이뤄져 있으며 기본적으로 세가지 클래스 로더가 제공된다.
  • Bootstrap ClassLoader
    • 최상위 우선순위를 가진 클래스 로더
    • jre/lib/rt.jar을 로딩한다.
      • 네이티브 코드로 구현되어 있다.
  • Extension ClassLoader
    • jre/lib/ext에 포함된 클래스 파일을 로딩한다.
  • Application ClassLoader
    • 애플리케이션 클래스패스(애플리케이션 실행할 때 주는 -classpath 옵션 또는 java.class.path 환경 변수의 값에 해당하는 위치)에서 클래스를 읽는다.

ClassLoader Principle

  • Delegation
    • 클래스로딩 작업을 상위 클래스로더에 위임한다.
  • Visibility
  • Uniquesness
    • 하위 클래스로더는 상위 클래스로더가 로딩한 클래스를 다시 로딩하지 않게 해서 로딩된 클래스의 유일성을 보장한다.

확인해보자

java -verbose:class HelloWorld

ClassLoader관련 Quiz

왜 클래스 로더들은 여러개여야 하는가?

Java9의 ClassLoader 변화

Reference

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