类的加载机制和反射——类的加载连接和初始化

Posted 2020-09-25

类的加载、连接和初始化

1.JVM和类

（1）当调用java命令运行某个Java程序时，该命令会启动一个Java虚拟机进程，不管该Java程序有多么复杂，该程序启动了多少线程，他们都处于该Java虚拟机进程里。

（2）同一个JVM的所有线程、所有变量都处于同一个进程里，他们都使用该JVM进程的内存区。

　　下面的ATast1和ATest2的输出结果分别是7和6，因为这两个不是位于同一个JVM中的。

public class A {
    //定义该类的类变量
    public static int a = 6;
}

public class ATest1 {
    public static void main(String args[]){
        //创建A的实例
        A a = new A();
        //让a实例的类变量a的值自增
        a.a++;
        System.out.println(a.a);
    }
}

public class ATest2 {
    public static void main(String[] args) {
        A b = new A();
        System.out.println(b.a);
    }
}

（3）JVM进程被终止的情况：

　　①程序运行到最后正常结束；

　　②程序运行到使用System.exit()或者Runtime.getRuntime().exit()代码处结束程序；

　　③程序执行中遇到未捕获的异常或错误而结束；

　　④程序所在平台强制结束了JVM进程。

2.类的加载

（1）当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载、连接、初始化三个步骤来对该类进行初始化。JVM将会连续完成这三个步骤，所以有时也吧这三个步骤统称为类加载或类初始化；

（2）类加载指的是将类的class文件读入内存，并为之创建一个Class对象，当程序使用任何类时，系统都会为之创建一个Class对象；

（3）类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，同时，开发人员也可以通过继承ClassLoader类来创建自己的类加载器；

（4）通过使用不同的类加载器可以从不同来源加载类的二进制数据，类的二进制数据通常有如下几个来源：

　　1）从本地文件系统加载class文件；

　　2）从jar包加载class文件；

　　3）通过网络加载class文件；

　　4）把一个java源文件动态编译，并执行加载。

（5）类加载器无须等到首次使用类时才加载该类，Java虚拟机允许系统预先加载某些类。

3.类的连接

（1）当类被加载后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中。

（2）类连接的三个阶段：

　　1）验证：验证被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致；

　　2）准备：类的准备阶段负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始值；

　　3）解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

4.类的初始化

（1）类初始化阶段，虚拟机负责对类进行初始化，主要是对类变量进行初始化。

（2）对类变量指定初始值的两种方式：

　　1）声明类变量时指定初始值；

　　2）使用静态代码块为类变量指定初始值。

public class Test {
    //声明变量a时指定初始值；
    static int a =5;
    static int b;
    //没有指定初始值，也没有用静态代码块指定初始值，其默认为0
    static int c;    
    //静态代码块中为b设置初始值
    {
        b = 6;
    }
}    

（3）声明变量时指定初始值，静态初始化块都被当成类的初始化语句，JVM会按这些语句在程序中的排列顺序依次执行。

public class Test {
    static{
        //使用静态初始化块为变量b指定初始值
        b = 6;
        System.out.println("==============");
    }
    //声明a时指定初始值
    static int a = 5;
    static int b = 9;
    static int c;
    public static void main(String args[]){
        System.out.println(Test.b);
    }
}

（4）JVM初始化一个类的步骤：

　　1）若该类未被加载和连接，则先加载、连接该类；

　　2）若该类的直接父类未被初始化，则先初始化该类的直接父类；

　　3）若类中有初始化语句，则依次执行这些初始化语句。

5.类初始化的时机

（1）当Java程序首次通过下面六种方式来使用某个类或者接口时，系统会初始化该类或接口：

　　1）创建类的实例（包括使用new关键字、通过反射创建、通过反序列化创建）；

　　2）调用某个类的静态方法；

　　3）访问某个类的类变量，或为该类变量赋值；

　　4）初始化某个类的子类；

　　5）使用反射强制创建某个类或接口对应的Class对象；

　　6）适应java.exe命令来运行某个主类；

（2）对于一个final型的类变量，如果该类变量的值在编译时就可以确定下来，那么这个类变量相当于一个常量。Java编译器会在编译时直接把这个类变量出现的地方替换成它的值，因此程序使用该静态类变量（final）不会导致该类的初始化；

（3）当使用ClassLoader类的loadClass()方法来加载某个类时，该方法只是加载该类，并不会执行该类的初始化。使用Class的forName()静态方法才会导致强制初始化该类。

class Tester{
    static{
        System.out.println("Tester类的静态初始化块。。。。。。");
    }
}
public class ClassLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
        ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        //下面语句仅仅是加载Tester类
        cl.loadClass("Test4.Tester");
        System.out.println("系统加载Tester类");
        //这里才会初始化Tester类
        Class.forName("Test4.Tester");
    }
}