深入理解JVM虚拟机---类的加载、连接、初始化
类的加载、连接、初始化
类的加载、连接、初始化
在Java代码中，类型的加载、连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的 由此提供了更大的灵活性以及更多的可能性
- 加载：查找并加载二进制类
- 连接
- 验证：确保加载类的正确性
- 类文件的结构检测
- 语义检测
- 字节码验证
- 二进制兼容性检测
- 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。例如有
static int a=1，其中int类型的默认值为0，则a的值为0 - 解析：把类中的符号引用转换为直接引用，类之间的引用采用指针的方式直接指定
- 验证：确保加载类的正确性
- 初始化：为静态变量赋予正确的初始值，例如将前面的a复制为1。所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”才会初始化他们
- 类的使用
- 主动使用（类实例化）
- 被动使用
- 垃圾回收和对象终结
- 类卸载
类的加载
定义
类的加载是指将类的.class文件的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据的方法区内，然后在内存中创建一个
java.lang.Class对象（规范并未说Class对象放在哪，HotSpSpot虚拟机将其放在方法区中），其中Class对象封装了方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口 JVM规范允许类加载器在预料某个类将要被使用时就预先加载它，如果在预先加载的过程中遇到了.class文件缺失或者存在错误，类加载器必须在程序首次主动使用该类才会抛出错误（LinkageError错误），也就是说如果程序一直没主动使用该类，则类加载器就不会报错 ps：与初始化不同，类的加载并不需要等到某个类被“首次主动使用”时才加载他
加载器
一共存在两类类加载器
- Java虚拟机自带的加载器
- 根类加载器（BootStrap）
- 拓展类加载器（Extension）
- 系统（应用）类加载器（System）
- 用户自定义加载器
java.lang.ClassLoader的子类- 用户可以自定义类的加载方式
类的加载方式
- 从本地系统中直接加载
- 通过网络下载.class文件
- 从zip、jar等归档文件中加载.class文件
- 从转有的数据库中提取.class文件
- 将java源文件动态编译为.class文件（动态代理）
类的初始化
在初始化阶段，Java虚拟机执行类的初始化语句，为类的静态变量赋初值。在程序中，静态变量的初始化有两种途径：（1）在静态变量声明处进行初始化；（2）在静态代码块中初始化
类的主动使用
- 创建类的实例。例如，
new Object(),但是声明对象不会- 为实例的对象分配内存
- 为实例的变量赋默认值
- 为实例变量赋正确的初始值（此过程与初始化过程差不多）
- 访问某个类的静态方法，或者对改静态方法复制
- 调用某类的静态方法
- 反射，例如，
Class.forName("com.test.Test") - 初始化一个类的子类
- Java虚拟机启动时被标明为启动类的类
- JDK1.7开始提供动态语言支持：
java.lang.invoke.MethodHandle实例的解析结果REF_getStatic，REF_putStatic，REF_invokeStatic句柄对应的类没有初始化，则初始化
除了以上7种情况，其他使用Java类的方式均被看作类的被动使用，都不会导致类的初始化
几种特殊情况
- 情形一
通过子类对象调用父类的静态变量，并未主动使用子类，子类的静态代码块不会被初始化，但是此种情况依然会加载MySon.class文件
public class MyTest1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(MySon.str);
}
}
class MyParent{
public static String str = "it's parent obj";
static {
System.out.println("hello world");
}
}
class MySon extends MyParent{
static {
System.out.println("hello world son");
}
}- 情形二
将MyParen类修改中str字符串添加final修饰符，则MyParent和MySon均不会被加载也不会被初始化，也不会被加载
public class MyTest1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(MySon.str);
System.out.println(MyParent.uuid);
}
}
class MyParent{
public static final String str = "it's parent obj";
public static final String uuid = UUID.randomUUID().toString();
static {
System.out.println("hello world");
}
}原因：final修饰的常量在编译阶段会存入调用这个常量的类的常量池中，本质上调用类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。但是如果是使用的UUID.randomUUID()这样的变量，还是会初始化该对象
- 情形三
初始化某个对象的数组并不会导致该类被初始化
public class MyTest3 {
public static void main(String[] args) {
MyParent3[][] myParent3s = new MyParent3[4][4];
System.out.println(myParent3s.getClass());
}
}
class MyParent3{
static {
System.out.println("hello world");
}
}
//结果
//class [[Lvideo_lecture.classloader.MyParent3;从打印的类来看，Java虚拟机在运行时会生成一个数组类型的类，如果是二维数组，则class名含有两个[[`
- 情形四
当一个接口初始化时，并不要求其父类接口都完成初始化
只有当真正使用到父接口的时候（如引用接口所定义的常量时），才会初始化
public class MyTest4 {
public static void main(String[] args) {
/*并不会打印"im parent4"，但是将interface改为class时会打印*/
System.out.println(MySon4.t2);
}
}
interface MyParent4{
public static final Thread t1 = new Thread(){
{
System.out.println("im parent4");
}
};
}
interface MySon4 extends MyParent4{
public static final Thread t2 = new Thread(){
{
System.out.println("im son4");
}
};
}- 情形五
ClassLoader类的loadClass并不会导致类的主动使用，也就是并不会导致类的初始化
但是Class.forName()，即反射是会导致类的主动使用的
public class MyTest6 {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
final ClassLoader loader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
Class<?> clazz = loader.loadClass("video_lecture.classloader.CL");
System.out.println(clazz);
System.out.println("----------------");
clazz = Class.forName("video_lecture.classloader.CL");
System.out.println(clazz);
}
}
class CL{
static {
System.out.println("im static block");
}
}助记符
ldc：int、float、String类型常量值从常量池中推送至栈顶
bipush：将单字节（-128~127）的常量值推送至栈顶
sipush：表示将一个短整型常量值（ -32768-32767）推送至栈顶
iconst_m1-iconst_5:将-1-5推送至栈顶（一共7个）
腾讯云开发者
