类的加载、连接和初始化过程

类的加载

类的加载是指将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在内存中创建一个java.lang.Class对象（HotSpot虚拟机将其放在方法区，其他虚拟机有自己的实现，并没有严格的规范说明Class对象位于哪里），用来封装类在方法区内的数据结构。

• 加载类的方式

  • 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

  • 从专有数据库中提取.class文件

  • 从Java源文件动态编译为.class文件

连接

• 验证：确保被加载类的正确性

  确保被加载的字节码文件没有被恶意篡改，符合JVM对字节码的格式要求

• 准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值

  此时将所有静态变量分配内存，赋值为JVM规定的默认值，如int赋值为0，String赋值为null；

• 解析：把类中的符号引用转换为直接引用

  在类型的常量池中寻找类、接口、字段和方法的符号引用，把这些符号引用转换成直接引用的过程。

初始化

1.主动使用

所有Java虚拟机实现了每个Java类和接口只有被Java程序“首次主动使用”才会对其进行初始化，该初始化只能进行一次。

1.1 创建类的实例

如 Test test = new Test();

1.2 访问某个类或者接口的静态变量、对该静态变量赋值或者调用类的静态方法（助记符）

在JVM层面上，字节码对静态变量的访问借助助记符getstatic这样的一个指令进行处理，对静态变量赋值借助putstatic指令进行处理。而对调用类的静态方法则借助invokestatic指令进行处理，这三种指令都会导致类或者接口的初始化。

1.3 反射（如Class.forName(全限定类名)）

Test test = (Test)Class.forName("com.xxx.otherTest").newInstance();
或者
Test test = Test.class.newInstance();

1.4 初始化一个类的子类

public class Test{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(Children.str);
	} 
}

class Parent{
	public static String str = "Parent";
	static{
		System.out.println("Parent initial");
	}
}

class Children extends Parent{
	public static String str = "Children";
	static{
		System.out.println("Children initial");
	}
}

输出结果：

对子类Children的初始化也会往上初始化Parent，若Parent往上还有其他类型，以此类推不断往上进行初始化。

1.5 Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（包含Main方法的类）

1.6 JDK1.7开始提供的动态语言支持

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。

2.被动使用

除开以上7种情况外，其他对java类或者接口的使用都不会导致其初始化。
如：

public class Test{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(Children.str);
	} 
}

class Parent{
	public static String str = "Parent";
	static{
		System.out.println("Parent initial");
	}
}

class Children extends Parent{
	static{
		System.out.println("Children initial");
	}
}

输出结果：

可以看出只有父类Parent被初始化，并没有对子类Children进行初始化，这是因为静态变量str是在父类中被定义的，虽然是子类Children对其进行调用，但是实际上是对父类的一个主动使用。

又或者：

public class Test{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(finalTest.str);
	} 
}

class finalTest{
	public static final String str = "Parent";
	static{
		System.out.println("finalTest initial");
	}
}

输出结果：

finalTest中定义的常量在编译期间就被放到Test调用该常量方法的常量池中（在编译器可以确定的常量值），本质上，调用类并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量类的初始化。
此外，还有对象数组的创建也不会导致类的初始化。

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分类：JVM学习心得