jvm 조금씩 알아가기 2편 - 클래스 로더(class loader)

1편 : https://developer-youn.tistory.com/124

jvm 조금씩 알아가기 1편 - jvm이란

3편 : https://developer-youn.tistory.com/126

jvm 조금씩 알아가기 3편 - 데이터 영역(Runtime Data Areas)

4편 : https://developer-youn.tistory.com/127

jvm 조금씩 알아가기 4편 - 실행 엔진(Execution Engine)

 

0. 목표

java를 개발하다 보면 종종 class loader라는 단어를 콘솔에 찍힌 에러 등을 통해 본 적이 있을 수도 있다.(실은 대부분 봤을 확률이 높다)

그렇다면 이 클래스 로더 도대체 뭐 하는 놈이길래 에러가 나는 것일까

이 글을 통해 클래스 로더가 어떤 역할을 하는지 얕게 알아간다.

 

1. 클래스 로더

이름 그대로 직역을 하면 class를 load 하는 기능을 담당한다.

실은 그게 전부다. 

 

.class 파일을 읽어서 잘 수행할 수 있게 번역하고 가공해 주는 역할을 한다고 보면 된다.

 

출처 : https://d2.naver.com/helloworld/1230

클래스 로더는 크게 3가지 단계로 기능을 진행한다.

Loading, Linking, Initializing이다.

 

2. Loading

말 그대로 load를 하는 단계이다.

javac를 통해 만들어진 .class파일을 최초에 읽는 역할을 한다.

그렇다면 어느 부분부터 읽어야할지 애매하겠지만 우리가 잘 알고 있는 static main 메서드부터 읽기 시작한다.

 

3. Linking

Loading 단계에서 읽어들인 바이트 코드에 대해 서로 연관관계(reference)가 있는 코드끼리 연결을 해준다.

이 연결을 위해 Linking은 다시 3가지 단계를 거친다.

Verifying, Preparing, Resolving

 

3-1. Verifying

loading과정에서 읽어들인 .class파일이 정말 명세에 맞게 잘 만들어진 파일인지 검사한다.

이 검사에는 jdk의 버전이 호환되는지에 대한 검사도 포함된다.

여기서 문제가 발생하면 verifyexception을 발생한다.

 

3-2. Preparing

Verifying 과정에서 검사가 끝났으면 이제 현재 코드에서 얼마큼의 메모리가 필요한지(static, class) 미리 계산하여 할당을 해준다.

 

3-3. Resolving

constant pool에 있는 symbolic reference를 direct reference로 변환한다.

이렇게 적으니 뭔가 좀 어려워 보이네요. 하나 하나씩 좀 풀어보자.

 

constant pool : 리터럴 상수를 저장하고 Class와 Method에 대한 참조 값도 담고 있는 저장 메모리

symbolic reference : 이름(symbol)로 참조

direct reference : 메모리 주소로 참조

 

다시 말해 메모리에서 이름으로 참조하던걸 주소로 참조할 수 있게 변환한다고 한다.

 

4. Initializing

클래스 변수를 초기화합니다. 이렇게 말하니 좀 어색하다.

static 이 붙은 변수들에 값을 할당한다고 표현하자.

 

 

5. 결국 클래스 로더가 하는 일은

1. .class 파일을 읽는다.
2. 올바른 명세인지 확인한다.
3. 메모리에 올린다.
4. 필요한 변수들을 초기화한다.

6. 클래스 로더의 종류

클래스 로더도 종류가 있다. 각 클래스 로더마다 읽어 들이는(load 하는) 파일이 다르다.

기본적으로 jvm의 클래스 로더는 bootstrap, extenstion, application 클래스 로더가 있다.

(여기까지만 읽어도 괜찮다. 6-1은 부록 느낌이다.)

 

6-1. Bootstrap 클래스 로더

• 최상위 클래스 로더
• jre/lib/rt.jar에 있는 파일 로드
  • 표준 java 패키지(java.net, java.util…) 가 여기 속한다

6-2. Extenstion 클래스 로더

• jre/lib/ext 혹은 java.ext.dirs 디렉토리에 있는 파일들을 로드한다

6-3. Application 클래스 로더

• classpath에 등록된 디렉토리(기본적으로 java application이 존재하는 디렉터리)에 있는 파일들을 로드한다

6-4. 클래스 로더 만들기

custom classloader를 만들어서 application classloader에 붙일 수 있다

 

7. 클래스 로더 마무리

•  하위 레벨에 있는 클래스 로더는 상위 레벨에 있는 클래스 로더에 대한 값을 읽어올 수 있다.
•  클래스 로더의 loading, linking, verifying은 모든 파일을 한번에 읽고 진행하는 게 아니라 모든 파일을 계속 읽어 들이면서 진행한다고 생각하면 된다.

 

 

contact: dev.berno@gmail.com