jvm 클래스 로더 작동방식

 

Contents

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JVM의 클래스 로더는 Java 애플리케이션에서 클래스를 메모리로 로드하고, 링크하고, 초기화하는 역할을 합니다. 이를 통해 필요한 클래스들이 적절히 사용될 수 있도록 합니다. 클래스 로더의 작동 방식을 이해하기 위해 다음과 같은 주요 단계와 구성 요소를 살펴보겠습니다

 

1. 클래스 로더의 유형

JVM에는 세 가지 기본 클래스 로더가 있습니다:

1. Bootstrap Class Loader: JVM의 핵심 클래스 로더로, JDK의 rt.jar와 같은 핵심 라이브러리를 로드합니다. 이는 네이티브 코드로 작성되어 있으며, JVM이 시작될 때 로드됩니다.
2. Extension Class Loader: 확장 클래스 로더로, JRE의 lib/ext 디렉토리에 있는 클래스들을 로드합니다.
3. Application Class Loader: 시스템 클래스 로더로, 애플리케이션의 클래스패스에 지정된 클래스를 로드합니다.

 

2. 클래스 로더의 작동 방식

클래스 로딩은 다음과 같은 세 단계로 이루어집니다:

1. 로딩(Loading): 클래스 파일을 찾고, 이를 읽어들이며, 메모리로 로드합니다.
2. 링크(Linking):
   • 검증(Verification): 클래스 파일의 형식과 바이트코드의 유효성을 검사합니다.
   • 준비(Preparation): 클래스의 정적 필드를 위한 메모리를 할당하고 기본값을 설정합니다.
   • 해결(Resolution): 심볼릭 레퍼런스를 실제 메모리 주소로 변환합니다.
3. 초기화(Initialization): 클래스의 정적 초기화 블록과 정적 필드를 초기화합니다.

 

3. 클래스 로더 예제

간단한 예제를 통해 클래스 로더가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다

 

Step 1: 클래스 파일 준비

먼저, 두 개의 클래스를 만듭니다: Main과 Example.

 

// Example.java
public class Example {
    static {
        System.out.println("Example class loaded");
    }
    
    public void display() {
        System.out.println("Hello from Example class");
    }
}

 

// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 사용자 정의 클래스 로더 사용
            ClassLoader classLoader = Main.class.getClassLoader();
            
            // Example 클래스 로드
            Class<?> exampleClass = classLoader.loadClass("Example");
            System.out.println("Example class loaded using: " + classLoader);

            // Example 클래스 인스턴스 생성 및 메서드 호출
            Object exampleInstance = exampleClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
            exampleClass.getMethod("display").invoke(exampleInstance);
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

 

Example class loaded using: sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2
Example class loaded
Hello from Example class

 

 

4. 사용자 정의 클래스 로더

추가로, 사용자 정의 클래스 로더를 만들어볼 수 있습니다. 예를 들어, 파일 시스템에서 클래스를 직접 읽어오는 클래스 로더를 만들어보겠습니다.

 

import java.io.*;

public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] classData = loadClassData(name);
        if (classData == null) {
            throw new ClassNotFoundException();
        }
        return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
    }
    
    private byte[] loadClassData(String name) {
        try {
            String fileName = name.replace('.', '/') + ".class";
            InputStream is = new FileInputStream(fileName);
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            int bufferSize = 1024;
            byte[] buffer = new byte[bufferSize];
            int length;
            while ((length = is.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, length);
            }
            return baos.toByteArray();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

 

이제 Main 클래스를 수정하여 사용자 정의 클래스 로더를 사용해보겠습니다:

 

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 사용자 정의 클래스 로더 사용
            CustomClassLoader customClassLoader = new CustomClassLoader();
            
            // Example 클래스 로드
            Class<?> exampleClass = customClassLoader.loadClass("Example");
            System.out.println("Example class loaded using: " + customClassLoader);

            // Example 클래스 인스턴스 생성 및 메서드 호출
            Object exampleInstance = exampleClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
            exampleClass.getMethod("display").invoke(exampleInstance);
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

 

컴파일하고 실행하면, 사용자 정의 클래스 로더가 Example 클래스를 로드하는 것을 확인할 수 있습니다.

 

javac Example.java CustomClassLoader.java Main.java
java Main

Example class loaded using: CustomClassLoader@1540e19d
Example class loaded
Hello from Example class