클래스 로딩 과정

클래스 로딩은 인스턴스 로딩, 인스턴스 생성이 아님을 반드시 기억하자

클래스 로딩은 말 그대로 인스턴스 생성 전 클래스에 대한 메타 정보와 바이트 코드들을 JVM(Method Area)에 로딩하는 것을 말한다.

JVM이 동작하고 각 클래스들을 로딩하기 위하여 각 클래스 로더들은 자신이 호출할 수 있는 클래스들을 호출하여 로딩한다.

• 부트스트랩 로더 : JAVAHOME/jre/lib/rt.jar에 있는 핵심 클래스들을 로딩
• 확장 클래스 로더 : JAVAHOME/jre/lib/ext 경로의 자바 확장 클래스들을 로딩
• 시스템 클래스 로더 : ClassPath에 설정된 경로를 탐색하여 그곳의 클래스들을 로딩. 개발자가 만든 .class 파일을 로딩

그림과 같이 클래스 로더는 계층 구조를 갖는다.

부모 클래스 로더에서 자식 클래스 로더를 갖는 형태

따라서 로딩 Delegation이 가능하다.

먼저 System Class Loader가 A라는 클래스를 로딩할 때, 이 요청을 먼저 부모 클래스 로더에게 위임하고, 부트스트랩 로더에 다다르면 실제 로딩을 수행한다.

만일 실제 로딩 수행 시 본인의 책임(특정 경로의 클래스 로딩)을 다할 수 없는 경우 자식 로더에게 요청을 넘긴다.

만일 로딩하기위한 클래스를 찾았을 때는 실제 로딩을 위해서 Link 과정을 진행한다.

Link

읽은 바이트 코드가 자바 규칙을 따르는지 검증하고 클래스에 정의된 필드, 메소드, 인터페이스 등을 나타내는 데이터 구조를 준비하며, 해당 클래스가 참조하는 다른 클래스를 로딩한다.

링크 과정에서는 Verification, prepare, resolve 하는 과정을 진행한다.

• Verification(확인) : 로드하기위한 클래스의 바이트 구조가 올바른지 검증한다.
• Prepare(준비) : 로딩하려는 클래스 또는 인터페이스의 static 필드를 생성하고 초기화한다.
• Resolve(해석) : 로딩하려는 클래스의 인스턴스의 실제 주소값에 대한 심볼릭 링크를 설정한다.

Initialization

Link 단계에서 기본값으로 초기화된 static 필드에 대해 초기 값을 정의된 값으로 지정해준다.

인스턴스 생성 시

클래스 로더가 최초 클래스를 로딩 할 때 해당 클래스에 대한 메타 정보를 가진 Class 객체를 생성하는데, 이 Class 객체를 로딩 타임에 Heap에 저장한다. 그리고 Method Area는 이 Heap에 생성된 Class 객체에 대한 참조값을 갖고 마찬가지로 Heap에 생성된 Class 객체도 Method Area에 대한 참조값을 갖기 때문에 메타 정보를 활용할 수 있다.

그리고 Class 객체는 내부적으로 Method Area에 저장된 데이터를 사용한다.(메타 정보)

new를 만나거나 instance 생성 시 일어나는 과정

• Heap에 해당 Class 객체가 있는지 확인한다.
  • 없다면
    • Class 객체를 Heap에 생성하고 메타 정보(Class Data)를 Method Area에 저장한다.
    • 그 다음에 JVM은 해당 클래스의 새로운 Instance를 Heap에 생성하고 이 새로운 Instance는 직전에 생성된 Method Area의 Class Data를 참조한다.
  • 있다면
    • Heap에는 이미 Class 객체가 존재하고 Method Area에는 이미 Class Data가 존재하므로 그냥 Heap에 새로운 Instance를 생성하기만 하면 된다.