深入理解Java虚拟机(九)——类加载的概述和时机

1. 概述

虚拟机把描述类数据的Class文件加载到内存，经过验证、准备、解析、初始后形成一个能被直接使用的Java类型，这个过程就是虚拟机的类加载机制。

Java语言的类加载、连接、初始化是在运行期进行的，和在编译器就完成这些步骤的其它语言相比，Java的类加载策略会使得类加载时稍微增加了一些性能开销，但换来的好处是为Java程序提供高度的灵活性，这种灵活性体现在以下两方面：

类从加载到卸载的整个生命周期包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载。其中验证、准备、解析阶段可合称为连接。其中加载、验证、准备、初始化、卸载这5个阶段的顺序是确定的，类加载过程就按照这种顺序开始加载，而解析阶段的顺序可能在初始化之前或之后开始。

Java虚拟机规范并没有说明何时进行类加载的第一个阶段：加载，但对于何时进行类加载过程的初始化化阶段，规范则做了严格的规定，当满足下列条件时，虚拟机必须进行类的初始化(类的加载、验证、准备阶段需要在初始化之前开始)。

1.遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这4条字节码指令，而类又还没有进行初始化时。(注：这4条指令最常用的场景是:使用new关键字实例化对象、获取类的静态字段(final类型的静态字段除外)、设置类的静态字段、调用类的静态方法）
2.使用反射技术加载类，而该类又还没有初始化过。
3.初始化当前类，发现其父类还没有初始化时，需要先进行父类的初始化。
4.用户指定的主类(就是调用main()方法的那个类)。

接口的初始化和类的初始化稍有不同：当一个类被初始化时，要求其父类已初始化完毕；而当接口则不作此要求，即不要求父接口被初始化过，而是等到需要用到父接口时(例如引用父接口的常量)才对父接口进行初始化。

上述2.2小节的行为称之为对类进行主动引用，特点是会对类进行初始化。此外还有一种对类的被动引用，特点是引用类后并不会初始化该类。下面介绍几种被动引用的例子：

public class SuperClass {
	static {
		System.out.println("superClass init!");
	}
	public static int value = 123;
}
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public class SubClass extends SuperClass {
	static {
		System.out.print("subclass init!");
	}
}
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public class NotInit {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.print(SubClass.value);
	}
}
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上述代码运行之后，不会输出“subclass init!”，只会输出"superClass init!"。对于静态字段的访问，只有直接定义该字段的类会被初始化。因此通过子类访问定义在父类中的静态字段，只会导致父类被初始化而子类不会初被始化。

public class NotInit {
	public static void main(String[] args) {
		SuperClass[] arr = new SuperClass[10];
	}
}
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上述代码运行之后不会不会输出“superclass init!”，说明该类没有被初始化。

public class ConstantClass {
	static {
		System.out.println("ConstantClass init!");
	}
	public static final int value = 10;
}
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public class NotInit {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ConstantClass.value);
	}
}
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上述代码执行后不会输出"ConstantClass init!"。当NotInit引用ConstantClass的常量时，后者的常量在编译阶段被转储到前者的常量池中，相当于前者自身已经拥有了该常量，因此不需要引用其他类的常量，也就不需要对其他类进行初始化。