虚拟机类加载--1.类加载的时机

Posted 2020-09-09 Kingsley

1. 类的生命周期

虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

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(Preparing)，解析(Resolution)，初始化(Initialization)，使用(Using)，卸载(Unloading)7个阶段。其中验证，准备，解析3个部分统称为连接(Linking)。流程图如下：

需要注意的是：

1）加载，验证，准备，初始化，卸载这5个阶段的顺序是确定的，按部就班地开始。而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定（也称为动态绑定或晚期绑定）

2）注意上面说的是开始，而不是完成或结束，这是因为这些阶段都是互相交叉地混合式进行的，通常会在一个阶段执行的过程中调用和激活另一个阶段。

 

2. 类初始化的时机

Java虚拟机规范中没有规定什么时候开始加载，但对于初始化阶段，虚拟机规范严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行初始化（加载，验证，准备当然应该在此之前开始）。

这5种情况是：

1）遇到new, getstatic, putstatic 或 invokestatic 这4条字节码指令时，如果类还没有初始化，则需要先触发其初始化。最常见的的场景对应：使用new关键字实例化对象，读取或设置一个类的静态字段（注意，被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外），以及调用一个类的静态方法；

2）反射调用

3）初始化某个类，如果父类还没有初始化，则先初始化父类

4）虚拟机启动，程序入口，main方法所在的类

5）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，并且这个句柄对应的类没有进行过初始化时，则需要先触发其初始化。(注：暂时不懂……）

以上这5种方式称为对一个类进行主动引用。除此之外，所有引用类的方式都不会触发初始化，叫被动引用。

下面来看被动引用的实际例子。

1）通过子类引用父类的静态字段或方法，不会导致子类初始化

package com.khlin.initialization;

public class SuperClass {
    
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
    
    public static String value = "hello";
}

1 package com.khlin.initialization;
2 
3 public class SubClass extends SuperClass {
4     
5     static {
6         System.out.println("SubClass init!");
7     }
8     
9 }

1 package com.khlin.initialization;
2 
3 public class App {
4     
5     public static void main(String[] args) {
6         System.out.println(SubClass.value);
7     }
8 }

输出结果：

2）通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化

1 public class App {
2     
3     public static void main(String[] args) {
4         SuperClass[] array = new SuperClass[10];
5     }
6 }

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

1 package com.khlin.initialization;
2 
3 public class ConstantClass {
4     static {
5         System.out.println("ConstantClass init!");
6     }
7     public static final String value = "whatever";
8 }

1 package com.khlin.initialization;
2 
3 public class App {
4     
5     public static void main(String[] args) {
6         System.out.println(ConstantClass.value);
7     }
8 }

并不会输出ConstantClass init的语句。在编译阶段通过常量传播优化，已经将常量的值存到了App类的常量池中，App.class没有ConstantClass类的符号引用入口，这两个类在编译之后没有任何联系了。

通过javap -verbose App 命令，查看App的二进制文件可以很明显看出来。

如果我们将final修饰符去掉，可以看出已经有了符号引用，两个类有联系。