JVM 第八章 类加载的时机

zeo 2020年08月14日 728次浏览

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

/**
 * 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!
    }

}

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。

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];
    }

}

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

/**
 * 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);
    }

}

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。