Java类加载与初始化

今天复习了一下java类加载时的初始化顺序,先记录一下心得,代码后续补上。

类加载时的初始化顺序

1、一般来说,类的代码在初次使用时被加载。通常指创建第一个对象时(构造器其实也是static方法),或者访问类的static域或static方法时会发生加载。
2、当类加载器开始加载第一个类的过程中如果发现该类具有基类它将继续进行加载,直至所有的基类被加载完成
3、然后根基类的static初始化会被执行,然后是下一个导出类static域,以此类推,直至所有相关类的static域加载初始化完成。
4、至此必要的类都被加载完成,对象可以被创建。注意:基类的加载不管是否进行对象的创建都会被执行。
5、然后是根基类成员变量按顺序初始化,然后调用根基类构造方法。根基类完成后以相同顺序执行第一个导出类的初始化直至完成对象创建

类初始化的时机

对于初始化阶段,虚拟机规范要求有且只有5种情况必须立即对类进行初始化(加载、验证、准备需要在此之前开始):

1.遇到new、getstatic、putstatic、invokestatic这4条字节码指令时。生成这4条指令最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外)的时候,以及调用一个类的静态方法的时候。
2.使用java.lang.reflect包方法对类进行反射调用的时候。
3.当初始化一个类的时候,如果发现其父类还没有进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。
4.当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
5.当使用JDK 1.7及以上的动态语言支持时,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,则需要先触发这个方法句柄所对应的类的初始化。

类的被动引用而初始化

以上5种场景的行为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,称为被动引用。下面举三个例子来说明:
1.通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化

public class SuperClass{
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
        }
        public static int value = 123;
    }

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

public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
        }
    }

上述代码执行后,输出为"SuperClass init!" , "123",而不会输出"SubClass init!"。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。至于是否要触发子类的加载和验证,虚拟机规范中并未明确规定。

2.通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化

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

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,因此并不会触发定义常量的类的初始化。

public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
        }
    public static final String HELLOWORLD = "hello,world"
}


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

在编译阶段通过常量传播优化,已经将这个常量的值"hello,world"存储到了NotInitialization类的常量池中,以后NotInitialization对常量ConstClass.HELLOWORLD的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。也就是说,实际上NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口,这两个类在编译成Class之后就不存在任何联系了。

接口与类真正有所区别的是前面讲述的5种初始化场景中的第3种:当一个类在初始化时,要求其父类必须全部都已初始化过,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,只有在真正使用到父接口的时候(如引用接口中定义的常量)才会初始化。

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