Java 虚拟机原理Java 类中的类加载初始化细节 ( 只使用类中的常量时加载类不会执行到 ‘初始化‘ 阶段 )

Posted 2021-09-23 韩曙亮

文章目录

• 一、类加载初始化时机
• 二、常量加载示例
• 三、数组加载示例

一、类加载初始化时机

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类加载时机 : Java 程序执行时 , 并不是一开始将所有的字节码文件都加载到内存中 , 而是用到时才进行加载 ;

• 通过 new 关键字创建实例对象 ;
• 通过 Class 反射 获取类 ; 如 : Class.forName(“Xxx”) 获取类 ;
• 序列化 / 反序列化 ;
• 调用 clone 克隆对象 ;
• 有 main 函数的类 , 会默认自动加载 ;
• 调用子类 , 如果之前没有加载过父类 , 则 自动加载父类 ;
• 访问 类 的 静态变量

有些类加载操作 , 不需要执行 加载 -> 连接 ( 验证 , 准备 , 解析 ) -> 初始化 这个完整的流程 ;

如 : 如果是 public final static 修饰的常量值 , 在编译阶段 , 就会将该值放到常量池中 ; 在类加载的过程中 , 只要执行到 加载 -> 连接 ( 验证 , 准备 , 解析 ) 阶段 , 就可以完成常量池的初始化 , 即使没有执行 初始化 这个步骤 , 也不影响使用类中的常量值 ;

在 连接 的 准备 阶段 , 为 普通 的 静态变量 进行 默认赋值 , 但是针对 静态常量 , 直接进行 指定赋值 ;

但是 普通的 静态变量 的 指定赋值 , 是在 初始化 阶段 完成的 ;

类 在 " 初始化 " 阶段 , 调用 静态代码块 ;

二、常量加载示例

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类加载时 , 如果只用到了类中的常量 , 则只进行 " 加载 -> 连接 ( 验证 , 准备 , 解析 ) " 两个过程 :

public class Student {
    // 常量
    public static final int age = 18;

    static {
        // 加载类的 " 初始化 " 阶段才执行 静态代码块
        //  如果只是进行了 " 连接 " , 没有进行 初始化 , 则不会调用该代码块
        System.out.println("Student 静态代码块调用");
    }
}

主函数 :

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int age = Student.age;
        System.out.println("main 函数 age = " + age);
    }
}

执行结果 :

上述 Student 类中的 静态代码块 没有被执行 , 说明 类加载 的流程中 , " 初始化 " 步骤 , 没有被执行 ;

找到 Student.class 字节码文件 , 然后使用

javap -v -Student.class

查看该字节码文件的附加信息 ;

在 " 常量表 " 中 , 发现了常量值 $18$ , 这个常量值是在编译阶段就编译到了字节码中 ; 在 " 连接 " 的 " 准备 " 阶段 , 该常量值就设置完毕 ; 出于最大限度性能优化的考虑 , 如果不使用该类的其它值 , 就不会执行 " 初始化 " 阶段 ; 因此这里不会调用 静态代码块 中的代码 ;

Constant pool:
  #10 = Integer            18

三、数组加载示例

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对数组进行创建操作 , 如创建了一个对象数组 , 此时不会加载该对象对应的类 , 只会为其在内存分配空间 ;

创建数组时 , 触发的是 Student[] 数组类型的 类加载初始化 , 但是不会触发 Student 类的初始化操作 ;

如果调用数组中的元素时 , 就需要初始化 Student 类 ;

Student 类 :

public class Student {
    // 常量
    public static final int age = 18;

    static {
        // 加载类的 " 初始化 " 阶段才执行 静态代码块
        //  如果只是进行了 " 连接 " , 没有进行 初始化 , 则不会调用该代码块
        System.out.println("Student 静态代码块调用");
    }
}

main 函数 :

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main 函数执行");
        Student[] students = new Student[2];
    }
}

执行结果 : 只是创建数组 , 只需要为其分配内存空间 , 不需要为每个 Student 数组元素赋值 , 这里不需要初始化 Student 类 ;