JAVA - 클래스의 초기화 & 로드

클래스 로더는 컴파일 된 자바의 클래스 파일 ( *.class ) 을 동적으로 로드하고,
JVM의 메모리 영역인 Runtime Data Areas에 배치하는 작업을 수행한다.

클래스 로더에서 class 파일을 로딩하는 순서는 다음과 같이 3단계로 구성된다

1. Loading ( 로드 ) : 클래스 파일을 가져와서 JVM의 메모리에 로드한다.
   • 클래스를 메모리에 올리는 Loading 기능은 한번에 메모리에 올리는게 아니라 애플리케이션에서 필요한 경우 동적으로 메모리에 적재한다.
2. Linking ( 링크 ) : 클래스 파일을 사용하기 위해 검증하는 과정이다.
3. Initialization ( 초기화 ) : 클래스 변수들을 적절한 값으로 초기화한다.\

JVM은 실행될때 모든 클래스를 메모리에 올려놓지 않고, 그때마다 필요한 클래스들을 메모리에 올려 관리한다.

 

 

 

클래스의 로드 시점

예제 코드

class Outer {
    // static 변수
    static String value = "> Outer 클래스의 static 필드 입니다.";

    // static final 상수
    static final String VALUE = "> Outer 클래스의 static final 필드 입니다.";

    Outer() { System.out.println("> Outer 생성자 초기화"); }

    // static 메서드
    static void getInstance() {
        System.out.println("> Outer 클래스의 static 메서드 호출");
    }

    // inner 클래스
    class Inner {
        Inner() { System.out.println("> Inner 생성자 초기화"); }
    }

    // static inner 클래스
    static class Holder {
        static String value = "> Holder 클래스의 static 필드 입니다.";
        static final String VALUE = "> Holder 클래스의 static final 필드 입니다.";

        Holder() { System.out.println("> Holder 생성자 초기화"); }
    }
}

 

1. 아무것도 호출하지 않을 경우

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    }
}

• 메인 메소드가 위치하고 있는 Main 클래스만 로드
• static 멤버들이 있더라도 직접 가져와 사용하지 않으면 Outer 클래스는 로드되지 않는다

2. 인스턴스 생성

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Outer(); // 클래스의 인스턴스 생성
    }
}

• 클래스를 인스턴스화 하면 당연히 클래스 ( Outer )가 로드된다.
  • Outer 생성자 로드
• 그러나 내부 클래스는 직접 인스턴스를 생성하지 않으니 로드되지 않는다.

3.static 변수 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Outer.value); // 정적 변수 호출
    }
}

•  
• 클래스 내부의 static 멤버를 호출하면, 인스턴스화 하지 않아도 클래스( Outer ) 가 로드 된다.
  
  • Outer의 static 필드 로드

4. static final 상수 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Outer.VALUE); // 정적 final 상수 호출
    }
}

• static final 상수를 호출할 경우 static 변수와 다르게 Outer 클래스가 로드되지 않는다.
  • java.lang.void ( static final 필드 ) 만 로드
• 왜냐하면 상수는 JVM의 Method Area의 Constant Pool ( 상수 풀 ) 에 따로 저장되어 관리 하기 때문.

5. static 메소드 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Outer.getInstance(); // static 메소드 호출
    }
}

• static 변수호출과 같이 Outer 클래스가 로드

6. 내부 클래스 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Outer().new Inner(); // 내부 클래스 인스턴스화
    }
}

• 내부 클래스를 생성하기 위해서 외부 클래스를 먼저 생성하고 인스턴스화 해야하기 때문에 Outer 클래스와 Inner 클래스 둘다 로드
• 이러한 특징 때문에 내부 클래스를 static 으로 선언하지 않고 인스턴스 멤버 클래스로서 사용하면 메모리누수가 발생한다.

7.static 내부 클래스 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Outer.Holder(); // static 내부 클래스 인스턴스화
    }
}

• static inner 클래스는 외부 클래스럴 생성하지 않고 바로 직접 인스턴스화가 가능
• 일반 내부클래스와는 달리 외부 클래스를 로드하지 않는다는 차이점이 있다.
  • static 이 붙었지만 static 멤버, static 메서드와 같이 생각하면 안된다.
    static inner 클래스는 일반 클래스 inner클래스와 마찬가지로 외부 클래스를 생성해야 내부 클래스를 생성할 수 있다.
    ( 차이는 static은 외부 참조를 하지 않기 때문에 외부 클래스를 사용후 GC에의해 메모리 할당이 해제된다 )

8. static 내부 클래스의 static 변수 호출

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Outer.Holder.value);// static 내부 클래스 static 변수 호출
    }
}

• 클래스를 인스턴스화 하지 않아도 static 멤버 변수를 호출하면 Holder 클래스가 로드된다.
• 그리고 외부 Outer 클래스는 로드되지 않는다.
  • static 내부 클래스의 static final 상수를 호출하면 위에서 봤듯 Outer클래스와 그의 내부 클래스는 호출되지 않음.
    ( 상수는 Constant Pool 에서 관리하기 때문 )