JVM深度解析和面试点5：类加载的时机

问题导读：
1、类的生命周期有哪些阶段？
2、如何通过子类引用父类的静态字段？
3、如何通过数组定义来引用类？
4、接口的加载过程是什么？


上一篇：JVM深度解析和面试点4：类文件结构和性能调优

类加载的时机

类的生命周期
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括以下 7 个阶段：

• 加载
• 验证
• 准备
• 解析
• 初始化
• 使用
• 卸载
  

验证、准备、解析 3 个阶段统称为连接。

加载、验证、准备、初始化和卸载这 5 个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始（注意是“开始”，而不是“进行”或“完成”），而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化后再开始，这是为了支持 Java 语言的运行时绑定。
类加载过程中“初始化”开始的时机
Java 虚拟机规范没有强制约束类加载过程的第一阶段（即：加载）什么时候开始，但对于“初始化”阶段，有着严格的规定。有且仅有 5 种情况必须立即对类进行“初始化”：

• 在遇到 new、putstatic、getstatic、invokestatic 字节码指令时，如果类尚未初始化，则需要先触发其初始化。
• 对类进行反射调用时，如果类还没有初始化，则需要先触发其初始化。
• 初始化一个类时，如果其父类还没有初始化，则需要先初始化父类。
• 虚拟机启动时，用于需要指定一个包含 main() 方法的主类，虚拟机会先初始化这个主类。
• 当使用 JDK 1.7 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为 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类还没初始化，则需要先触发其初始化。
  

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

被动引用演示 Demo
Demo1
[mw_shl_code=java,true]/**
* 被动引用 Demo1:
* 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化。
*
* @author ylb
*
*/
class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }

    public static int value = 123;
}

class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init!");
    }
}

public class NotInitialization {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
        // SuperClass init!
    }

}[/mw_shl_code]


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。

[mw_shl_code=java,true]Demo2

/**
* 被动引用 Demo2:
* 通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化。
*
* @author ylb
*
*/

public class NotInitialization {

    public static void main(String[] args) {
        SuperClass[] superClasses = new SuperClass[10];
    }

}[/mw_shl_code]

这段代码不会触发父类的初始化，但会触发“[L 全类名”这个类的初始化，它由虚拟机自动生成，直接继承自 java.lang.Object，创建动作由字节码指令 newarray 触发。

Demo3
[mw_shl_code=java,true]/**
* 被动引用 Demo3:
* 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的类的初始化。
*
* @author ylb
*
*/
class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }

    public static final String HELLO_BINGO = "Hello Bingo";

}

public class NotInitialization {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLO_BINGO);
    }

}[/mw_shl_code]


编译通过之后，常量存储到 NotInitialization 类的常量池中，NotInitialization 的 Class 文件中并没有 ConstClass 类的符号引用入口，这两个类在编译成 Class 之后就没有任何联系了。

接口的加载过程
接口加载过程与类加载过程稍有不同。
当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化过了，但是一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部都完成了初始化，当真正用到父接口的时候才会初始化。

作者：wangzhiwubigdata
来源：https://github.com/wangzhiwubigdata/God-Of-BigData/blob/master/JVM

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