深入理解Java虚拟机——类加载的时机

Posted 2022-03-22 小志的博客

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解Java虚拟机——类加载的时机相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、类加载的时机概述

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)、和卸载(Unloading)7个阶段，其中验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)3个部分称为连接（Linking）。
7个阶段的发生顺序如下图：

二、加载阶段

Java虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。

三、初始化阶段

3.1、初始化阶段的概述

对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然需要在此之前开始）。

3.2、以下5种情况必须立即对类进行“初始化”

遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

生成以上这4条指令的最常见的Java代码场景如下：
（1）、使用new关键字实例化对象的时候。
（2）、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）的时候。
（3）、调用一个类的静态方法的时候。
使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。
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类。
当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

3.3、以下3种情况不被“初始化”

通过子类引用父类的静态字段。
通过数组定义来引用类。
调用类的常量。

四、主动引用和被动引用

以上5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。
除此之外，所有引用类的方法都不会触发初始化，称为被动引用。

五、主动引用的示例

5.1、父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

对类进行“初始化”中第3.2章节中第3点和第4点的代码示例

代码

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Parent 
    static
        System.out.println("【父类】已经初始化了");

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Child extends Parent
    static 
        System.out.println("【子类】已经初始化了");
    

    public static void main(String[] args)

运行结果如下：

六、被动引用的示例

6.1、通过子类引用父类的静态字段而不被“初始化”

对类不进行“初始化”中第3.3章节中第1点的代码示例

代码

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Parent 
    static
        System.out.println("【父类】已经初始化了");
    
    public static int value =10;

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Child extends Parent
    static 
        System.out.println("【子类】已经初始化了");

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        System.out.println(Child.value);

运行结果如下：
总结
对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。

6.2、通过数组定义来引用类而不被“初始化”

对类不进行“初始化”中第3.3章节中第2点的代码示例

代码

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Parent 
    static
        System.out.println("【父类】已经初始化了");
    
    public static int value =10;

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Child extends Parent
    static 
        System.out.println("【子类】已经初始化了");

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        Child[] children=new Child[10];

运行结果如下：
总结

通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化。

6.3、调用类的常量而不被“初始化”

对类不进行“初始化”中第3.3章节中第3点的代码示例

代码

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class ConstClass 
    static 
        System.out.println("常量类已经初始化了");
    

    public static  final String HELLO="hello";

package com.xz.springboottest.day11;

/**
 * @description:
 * @author: xz
 */
public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        System.out.println(ConstClass.HELLO);