[JVM 밑바닥까지 파헤치기] 7-1. 클래스 로딩 매커니즘: 클래스 로딩 처리 과정

저우즈밍 님의 "JVM 밑바닥까지 파헤치기" 책을 정리한 포스팅 입니다

 

0. 동적 로딩

• 런타임에서 클래스가 필요할 때 클래스가 jvm에 동적으로 로드되는 방식
• 런타임에 클래스 로딩 → 링킹 → 초기화가 순차적으로 수행됨

 

장점

항목	설명
확장성	필요할 때만 클래스를 로딩 → 모듈화 및 유연한 설계 가능
유연성	특정 클래스나 기능을 런타임 중에 교체/추가 가능
외부 소스 로딩	네트워크/파일시스템 등에서 외부 .class를 로드할 수 있음
런타임 바인딩	컴파일 타임이 아닌 실행 시 클래스 결정 가능 → 플러그인 구조에 유리

 

단점

• 성능 떨어짐

 

1. Loading

• 클래스의 바이트코드를 읽어와 JVM 메모리에 로드하는 단계
• 바이트 스트림을 런타임 데이터 구조로 변환해 메서드 영역에 저장하고, Heap에 Class 객체 생성

 

특징

항목	설명
클래스 로더 사용	- JVM 내장: 부트스트랩 클래스 로더 - 사용자 정의 가능: ClassLoader의 findClass() 또는 loadClass() 오버라이딩
배열 클래스 제외	- 배열 클래스는 클래스 로더가 아닌 JVM이 직접 생성 (동적 생성 구조)
Class 객체 생성	- Heap에 java.lang.Class 인스턴스 생성 - 이는 해당 클래스의 런타임 표현 객체 역할 수행
메서드 영역 저장	- 타입 정보는 메서드 영역에 저장되며 Class 객체가 이를 참조하여 사용

 

2. Linking

과정

단계	설명	항목
Verification	바이트코드가 JVM 명세를 정상적으로 따르고 있는지 확인 → 실행 안전성 확보 목적	- 파일 형식: 매직 넘버 버전 번호, 상수 타입 유효성 등 - 메타데이터: 상위 클래스 존재 여부, 필드 이름 충돌 여부 - 바이트코드 유효성: 명령어 유효성, 형변환 적절성 - 접근 제어: 심벌 참조 대상의 접근 권한 확인
Preparation	클래스 변수의 메모리 할당 및 초기화 (디폴트 값)
Resolution	상수 풀의 심벌 참조를 실제 메모리 주소의 직접 참조로 변환

 

3. Initialization (Optional)

• 클래스의 정적(static) 초기화 코드인 <clinit> 메서드를 실행하는 단계
• 클래스가 최초로 사용될 때 단 한 번만 실행됨

 

동작 흐름

항목	설명
<clinit> 실행	컴파일러가 자동 생성하는 클래스 초기화 메서드(정적 필드 초기값 + static 블록 내용 포함)
부모 클래스 우선	상위 클래스의 <clinit>이 먼저 실행되고, 그 다음에 현재 클래스의 <clinit> 실행
실행 조건	아래 조건 중 하나라도 발생 시 실행됨: ▪ new (인스턴스 생성) ▪ getstatic, putstatic (정적 필드 접근/수정) ▪ invokestatic (정적 메서드 호출)