Class 객체란?

Reflection을 이해하지 못하는 사람들의 대부분은 사실 Class 객체를 제대로 이해하지 못한 상태이다.

 

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Class 객체란?

"Java에서 모든 클래스는 JVM 안에서 Class라는 객체로 관리된다."

처음 보면 이상한 문장이다.

클래스가 객체라니?

이번 글에서는 이 문장이 왜 맞는 말인지 이해해보자.

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우리가 알고 있는 클래스

예를 들어 다음과 같은 클래스가 있다.

 

public class User {

    private String name;

    public void login() {
        System.out.println("login");
    }

}

 

우리는 보통 이것을

User 클래스

 

라고 부른다.

그리고 객체를 생성한다.

 

User user = new User();

 

User 클래스
        │
        ▼
new User()
        │
        ▼
User 객체 생성

 

여기까지는 모두 알고 있다.

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그런데 JVM은 다르게 생각한다.

JVM에게는

User.java

 

가 중요한 것이 아니다.

JVM은

User.java

↓

컴파일

↓

User.class

↓

ClassLoader가 읽음

↓

Class 객체 생성

↓

필요할 때 객체 생성 가능

 

이라는 순서로 동작한다.

여기서 핵심은

JVM은 User 클래스를 직접 다루는 것이 아니라 User를 표현하는 Class 객체를 다룬다.

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실제 메모리에서는

Method Area
─────────────────────

User 클래스 정보
(String)
(int)
필드
메서드
생성자
Annotation
상속 정보
...

─────────────────────

Heap

Class<User> 객체  <───────────────┐
                                  │
User user1                        │
User user2                        │
User user3                        │
                                  │
모두 같은 Class 객체를 참조────────┘

 

Class 객체는 하나만 존재한다.

객체가 천 개 만들어져도 Class 객체는 하나이다.

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왜 Class 객체가 필요할까?

예를 들어

 

User user1 = new User();
User user2 = new User();
User user3 = new User();

 

객체마다

필드 목록

메서드 목록

생성자 목록

 

까지 모두 복사한다면 엄청난 메모리가 낭비된다.

그래서 JVM은

Class 객체

↓

필드 정보

메서드 정보

생성자 정보

Annotation 정보

 

를 하나만 가지고 있다.

객체들은 그것을 공유한다.

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객체는 무엇을 가지고 있을까?

실제로 객체는

User user = new User();

 

라고 하면

Heap

User 객체

----------------

name = null

(Class<User>를 가리키는 내부 정보)

----------------

 

정도만 가진다.

메서드 코드가 객체 안에 들어있는 것이 아니다.

메서드는 Class 객체에 있다.

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Class 객체는 언제 만들어질까?

User user = new User();

 

이 실행되는 순간 만들어질까?

아니다.

실제로는

User.class가 처음 사용되는 순간

↓

ClassLoader가 로딩

↓

Class 객체 생성

↓

Method Area 저장

↓

Heap에 Class 객체 생성

↓

이후 계속 재사용

 

한 번만 만들어진다.

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확인해보자

 

User user1 = new User();
User user2 = new User();

System.out.println(user1.getClass());
System.out.println(user2.getClass());

 

결과

class User

class User

 

여기서

 

System.out.println(user1.getClass() == user2.getClass());

 

결과

true

 

이다.

왜냐하면

둘 다 같은 Class 객체를 참조하기 때문이다.

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Class 객체를 얻는 방법

1. 가장 많이 사용하는 방법

 

Class<User> clazz = User.class;

 

컴파일 시 타입이 결정되어 있을 때 사용한다.

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2. 객체에서 얻기

 

User user = new User();

Class<?> clazz = user.getClass();

 

이미 객체가 있을 때 사용한다.

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3. 문자열로 얻기

 

Class<?> clazz =
    Class.forName("com.example.User");

 

문자열만 가지고도 가져올 수 있다.

Spring, JDBC Driver, 프레임워크들이 많이 사용하는 방식이다.

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Class 객체 안에는 무엇이 들어있을까?

Reflection을 이용하면 확인할 수 있다.

 

Class<User> clazz = User.class;

 

여기서

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클래스 이름

 

clazz.getName();

 

com.example.User

 

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필드 목록

 

clazz.getDeclaredFields();

 

name
age
email
...

 

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메서드 목록

 

clazz.getDeclaredMethods();

 

login()
logout()
update()
...

 

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생성자 목록

 

clazz.getDeclaredConstructors();

 

User()

User(String)

 

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Annotation

 

clazz.getAnnotations();

 

@Service

@Transactional

...

 

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상속 관계

 

clazz.getSuperclass();

 

Object

 

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구현 인터페이스

 

clazz.getInterfaces();

 

Serializable

Cloneable

...

 

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Spring에서는 어떻게 사용할까?

Spring Boot가 시작된다.

Application Start

↓

패키지 스캔

↓

Class 객체 발견

↓

Class 객체 조사

↓

@Service 확인

↓

객체 생성

↓

Bean 등록

 

Spring은 실제 클래스를 직접 다루는 것이 아니라

항상 Class 객체를 조사한다.

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Class 객체와 new의 관계

많은 사람들이

new User()

↓

Class 객체 생성

 

이라고 생각한다.

실제로는

User.class 최초 사용

↓

ClassLoader

↓

Class 객체 생성

↓

new User()

↓

Class 객체를 이용하여 객체 생성

 

이다.

즉,

new는 Class 객체를 이용해서 Heap에 새로운 인스턴스를 만드는 과정이다.

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Class 객체는 싱글톤처럼 동작한다.

같은 JVM 안에서는

User.class

 

에 대한 Class 객체는 하나만 존재한다.

 

User.class == User.class

 

결과

true

 

 

user1.getClass() == user2.getClass()

 

결과

true

 

이다.

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면접 포인트

Class 객체란?

JVM이 클래스의 메타데이터(필드, 메서드, 생성자, Annotation, 상속 정보 등)를 관리하기 위해 생성하는 객체이다.

언제 생성되는가?

클래스가 처음 로딩될 때 ClassLoader에 의해 생성되며, JVM에서 하나만 존재하고 모든 인스턴스가 공유한다.

Reflection과의 관계는?

Reflection은 Class 객체를 기반으로 클래스 정보를 조회하고 객체 생성, 메서드 호출, 필드 접근 등을 수행하는 기능이다.

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다음 글 추천

이 흐름에서 가장 자연스럽게 이어지는 주제는 "Annotation 동작 원리"이다.

Reflection과 Class 객체를 이해했다면,

@Service는 그냥 코드 위에 붙어있는 글자인데 Spring은 어떻게 그걸 읽고 Bean을 생성하는가?

를 이해할 수 있게 된다.