jvm探秘七：类加载机制之类加载时机

概述

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行检验、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。

类加载时机

从类被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，类的生命周期包括加载（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、准备和解析三部分称为连接，在Java语言中，类型的加载和连接过程都是在程序运行期间完成的（Java可以动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载、动态连接这个特点实现的），这样会在类加载时稍微增加一些性能开销，但是却为Java应用程序提供高度的灵活性。

加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是固定的（即：加载阶段必须在验证阶段开始之前开始，验证阶段必须在准备阶段开始之前开始等。这些阶段都是互相交叉地混合式进行的，通常会在一个阶段的执行过程中调用或激活另一个阶段），解析阶段则不一定，在某些情况下，解析阶段有可能在初始化阶段结束后开始，以支持Java的动态绑定。

Java虚拟机规范中，并没有对第一个阶段”加载“时机的强制约束，但对于初始化阶段，虚拟机规范中严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行”初始化“。

遇到new，getstatic，putstatic，invokestatic这4条字节码指令时，如果没有对类进行过初始化，则要先触发其初始化。生成这4条指令的场景是：使用new关键字实例化对象，读取或设置静态字段（被final修饰的除外），调用一个静态方法的时候。

使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有初始化，则对其进行初始化.

当初始化一个类时，如果发现其父类没有初始化，则先触发父类初始化。

当虚拟机启动时，用户需要指定一个执行主类（main方法所在那个类），虚拟机会先初始化这个类。

使用jdk1.7动态语言支持时，如果一类java.lang.invoke.MethodHandle实例最后解析结果REF_getStatic，REF_publiStatic，REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄对应类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

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。可以通过-XX:TraceClassLoading参数让子类加载。

/**
* 通过子类引用父类静态字段，不会导致初始化
* @author yuli
*
*/
public class SuperClass {
static {
System.out.println("This is SuperClass init!");
}
public static String value = "yuli";
}
class SubClass extends SuperClass{
static {
System.out.println("This is SubClass init");
}
}
public class InitTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(SubClass.value);
}
}

运行结果：

This is SuperClass init!
yuli

通过创建数组来实例化对象时，虚拟机会创建一个继承与Object对象的子类，创建动作由字节码指令newarray触发。

/**
* 通过数组定义来引用类，不会触发初始化
* @author yuli
*
*/
public class InitTest {
public static void main(String[] args) {
SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
}
}

运行结果：

在编译阶段，经过常量传播优化，已经将常量存储到InitTest类的常量池中。以后ConstClass常量的引用都会被川华诚对InitTest类自身的引用。事实上InitTest类并没有对ConstClass的符号引用，这两个类在编译成Class文件后已经没有关系了。

/**
* 常量在编译阶段就会调入类的常量池中，本质上没有直接引用定义常量的类，不会触发初始化
* @author yuli
*
*/
public class ConstCalss {
static{
System.out.println("ConstClass init!");
}
public static final String VALUE = "yuli";
}
public class InitTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ConstCalss.VALUE);
}
}

运行结果

yuli