Class Loader

2026. 8. 18.

Java 코드가 실행되려면 바이트코드 (.class 파일)가 JVM 메모리 위에 로드되어야 하는데, 클래스로더는 실행 시점에 필요한 클래스를 동적으로 찾아 메모리에 적재하는 역할을 수행한다.

클래스 로딩 절차

클래스로더는 세 가지 주요 단계를 거쳐 클래스를 런타임 데이터 영역 (Runtime Data Area)에 적재한다.

flowchart LR
    A[Loading] --> B[Linking]
    B --> C[Initialization]

    subgraph Linking 단계
        B1[Verification] --> B2[Preparation] --> B3[Resolution]
    end
    B -.-> B1
    classDef default fill: #f9f9f9,color: #000,stroke: #333
    classDef step fill: #e1f5fe,color: #000,stroke: #0277bd
    class A,B,C step

로딩 (Loading)
- 바이트코드 (.class)를 읽어 Method Area에 저장
- 클래스 이름, 부모 클래스, 메서드와 변수 정보 등을 메타데이터 형태로 로드
링크 (Linking)
- 검증 (Verification): 로드된 코드가 Java 언어 명세와 JVM 스펙을 준수하는지 확인
- 준비 (Preparation): 정적 (static) 변수에 메모리를 할당하고 기본값 (디폴트값)으로 초기화
- 분석 (Resolution): 심볼릭 레퍼런스 (Symbolic Reference)를 다이렉트 레퍼런스 (Direct Reference)로 변환
  - 심볼릭 레퍼런스: 컴파일 시점에는 참조 대상의 실제 메모리 주소를 알 수 없으므로 바이트코드에 기록해 둔 논리적 이름 (문자열)
  - 다이렉트 레퍼런스: JVM 메모리 공간 (Method Area)에 적재된 대상의 실제 물리적 메모리 주소 (포인터)
  - 런타임에 Constant Pool을 검색하여 문자열 기반의 참조를 JVM이 즉각 접근할 수 있는 물리적 주소로 치환하는 과정
초기화 (Initialization)
- 클래스의 정적 블록 (static {})을 실행하고 정적 변수를 실제 정의된 값으로 할당

위임 모델 (Delegation Model)

JVM은 단일 클래스로더를 사용하지 않고, 계층화된 여러 클래스로더가 책임을 위임하는 방식으로 동작한다.

flowchart BT
    A[Application Class Loader] -->|위임| B[Platform Class Loader]
    B -->|위임| C[Bootstrap Class Loader]
    classDef default fill: #f9f9f9,color: #000,stroke: #333
    classDef loader fill: #e8f5e9,color: #000,stroke: #2e7d32
    class A,B,C loader

부트스트랩 클래스로더 (Bootstrap Class Loader): 최상위 로더로, java.lang.Object 등 핵심 자바 표준 라이브러리 로드
플랫폼 클래스로더 (Platform Class Loader): 자바 확장 API 및 플랫폼 관련 클래스 로드 (Java 9 이전의 Extension Class Loader)
애플리케이션 클래스로더 (Application Class Loader): 개발자가 작성한 애플리케이션 클래스 패스 (classpath)의 클래스 로드

이러한 위임 계층은 핵심 라이브러리의 보안을 보장하고 동일한 클래스가 중복 로드되는 것을 방지한다.

가시성 원칙 (Visibility Principle)

하위 로더는 상위 로더가 로드한 클래스를 참조할 수 있지만, 반대로 상위 로더는 하위 로더가 로드한 클래스를 볼 수 없다.

애플리케이션 클래스에서 java.lang.String 참조 가능
JVM 핵심 라이브러리 내부에서 애플리케이션 클래스로더에 위치한 커스텀 객체 참조 불가능

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