java类的生命周期

Posted 2020-09-21

类的生命周期：加载、连接（验证、准备、解析）、初始化、使用、卸载
主动引用（有且只有）初始化：
　　1.new、getstatic、putstatic、invokestatic如果类没初始化，则初始化new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、*已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）、调用一个类的静态方法 
　　2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行发射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则初始化
　　3.当初始化一个类的时候，父类没初始化，则初始化
　　4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类

　　static final int a = 1;//是一个编译时常量
　　static final int b = "test".length();//是一个运行时常量

 被动引用：

　　1.通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化

　　2.通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化

　　3.常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化

父类代码：

1 public Class Superclass{
2     public static int values = 123;
3     public static final String hello = "HELLO";
4     static{
5         System.out.println("Superclass init");
6     }
7 }    

 子类继承Superclass：

1 public Class Subclass extends Superclass{
2     static{
3         System.out.println("Subclass init");
4     }
5 }    

测试类：

1 public Class Test{
2     public static void main(String[] args){
3         System.out.println(Subclass.values);//通过子类引用父类的静态字段
4         Superclass sca = new Superlass[10];//通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
5         System.out.println(Superclass.hello);//使用常量
6     }
7 }        

 下面分解介绍Java类生命周期的五个阶段：　

　　类加载阶段：

　　　　1.通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
　　　　2.将这个字节流代表的静态储存结构转化为方法区的运行时数据结构**
　　　　3.在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区这些数据的访问入口**

加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照jvm所需的格式存储在方法区中，方法区的数据储存格式由虚拟机实现自行定义，jvm规范未规定此区域的具体数据结构。然后再Java堆中实例化一个java.lang.class类的对象，这个对象将作为程序访问方法区中的这些类型数据的外部接口。加载阶段与连接阶段的部分内容（如一部分字节码文件格式验证动作）是交叉进行的，加载阶段尚未完成连接阶段可能已经开始，但这些夹在加载阶段之中进行的动作，让然属于连接阶段的内容，这连个阶段开始时间仍然保持着固定的先后顺序。

 　　验证阶段：连接阶段的第一步，这阶段是为了确保class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害自身的安全。

　　　　1.文件格式验证　　

　　　　2.元数据验证　　

　　　　3.字节码验证　　

　　　　4.符号引用验证　

　　准备阶段：准备阶段是正式为变量分配内存并设置类变量初始化的阶段，这些内存都将在方法区中进行分配。此时内存分配的变量仅包括类变量（static修饰的），而不包括实例变量，实例变量将在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。初始值通常是数据类型的零值.****

特殊情况Constantvalue属性，会被赋值为Constantvalue属性的值如public static final int value = 123;

　　解析阶段：jvm将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程

　　　1.符号引用（Symbolic References）：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用时能够无歧义的定位到目标即可。例如，在Class文件中它以CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等类型的常量出现。符号引用与虚拟机的内存布局无关，引用的目标并不一定加载到内存中。在Java中，一个java类将会编译成一个class文件。在编译时，java类并不知道所引用的类的实际地址，因此只能使用符号引用来代替。比org.simple.People类引用了org.simple.Language类，在编译时People类并不知道Language类的实际内存地址，因此只能使用符号org.simple.Language（假设是这个，当然实际中是由类似于CONSTANT_Class_info的常量来表示的）来表示Language类的地址。各种虚拟机实现的内存布局可能有所不同，但是它们能接受的符号引用都是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java虚拟机规范的Class文件格式中。

　　2.直接引用：

　　　　（1）直接指向目标的指针（比如，指向“类型”【Class对象】、类变量、类方法的直接引用可能是指向方法区的指针）

　　　　（2）相对偏移量（比如，指向实例变量、实例方法的直接引用都是偏移量）

　　　　（3）一个能间接定位到目标的句柄
　　　　 直接引用是和虚拟机的布局相关的，同一个符号引用在不同的虚拟机实例上翻译出来的直接引用一般不会相同。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经被加载入内存中了。***

　　初始化阶段：类的初始化方法:<clinit>()

刷新准备阶段的初始值，根据程序主观计划去初始化类变量和其他资源。初始化阶段是执行构造器<clinit>()方法的过程。<clinit>()方法是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的，编译期收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在他之后的变量，在前面的静态语句块中可以赋值，但是不能访问。

<clinit>()方法与类的构造函数（或者说实例构造器<init>()方法）不同，它不需要显式地调用父类构造器，虚拟机会保证在子类的<clinit>()方法执行之前，父类的<clinit>()方法已经执行完毕，因此在虚拟机中第一个被执行的<clinit>()方法的类肯定是Java.lang.object由于父类的<clinit>()方法先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块要优先于子类的变量赋值操作。<clinit>()方法对于类或者接口来说并不是必须的，如果一个类中没有静态语句块，也没有对变量的赋值操作，那么编译器可以不为这个类生产<clinit>()方法。接口中不能使用静态语句块，但仍然有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生产<clinit>()方法。但是接口与类不同的是，执行接口的<clinit>()方法不需要先执行父接口的<clinit>()方法。只有当父接口中定义的变量被使用时，父接口才会初始化。

另外，接口的实现类在初始化时也一样不会执行接口的<clinit>()方法。虚拟机会保证一个类的<clinit>()方法在多线程环境中被正确地加锁同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的<clinit>()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行<clinit>()方法完毕。如果在一个类的<clinit>()方法中有耗时很长的操作，那么就可能造成多个进程阻塞。