Java 何时会触发一个类的初始化

Java 何时会触发一个类的初始化？

• 使用new关键字创建对象
• 访问类的静态成员变量 或 对类的静态成员变量进行赋值
• 调用类的静态方法
• 反射调用类时，如 Class.forName()
• 初始化子类时，会先初始化其父类（如果父类还没有进行过初始化的话）
• 遇到启动类时，如果一个类被标记为启动类(即包含main方法），虚拟机会先初始化这个主类。
• 实现带有默认方法的接口的类被初始化时（拥有被default关键字修饰的接口方法的类）
• 使用 JDK7 新加入的动态语言支持时 MethodHandle

虚拟机在何时加载类

关于在什么情况下需要开始类加载的第一个阶段，《Java虚拟机规范》中并没有进行强制约束，留给虚拟机自由发挥。但对于初始化阶段，虚拟机规范则严格规定：当且仅当出现以下六种情况时，必须立即对类进行初始化，而加载、验证、准备自然需要在此之前进行。虚拟机规范中对这六种场景中的行为称为对一个类型进行主动引用。除此之外，所有引用类型的方式都不会触发初始化，称为被动引用。

1. 遇到指定指令时

在程序执行过程中，遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这4条字节码执行时，如果类型没有初始化，则需要先触发其初始化阶段。

new

这没什么好说的，使用new关键字创建对象，肯定会触发该类的初始化。

getstatic 与 putstatic

当访问某个类或接口的静态变量，或对该静态变量进行赋值时，会触发类的初始化。首先来看第一个例子：

// 示例1
public class Demo {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        System.out.println(Bird.a);
    }
}

class Bird {
   
    static int a = 2;
    // 在类初始化过程中不仅会执行构造方法，还会执行类的静态代码块
    // 如果静态代码块里的语句被执行，说明类已开始初始化
    static {
   
        System.out.println("bird init");
    }
}

执行后会输出：

bird init
2

同样地，如果直接给Bird.a进行赋值，也会触发Bird类的初始化：

public class Demo {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Bird.a = 2;
    }
}

class Bird {
   
    static int a;
    static {
   
        System.out.println("bird init");
    }
}

执行后会输出：

bird init

接着再看下面的例子：

public class Demo {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Bird.a = 2;
    }
}

class Bird {
   
    // 与前面的例子不同的是，这里使用 final 修饰
    static final int a = 2;
    static {
   
        System.out.println("bird init");
    }
}

执行后不会有输出。

本例中，a不再是一个静态变量，而变成了一个常量，运行代码后发现，并没有触发Bird类的初始化流程。常量在编译阶段会存入到调用这个常量的方法所在类的常量池中。本质上，调用类并没有直接引用定义常量的类，因此并不会触发定义常量的类的初始化。即这里已经将常量a=2存入到Demo类的常量池中，这之后，Demo类与Bird类已经没有任何关系，甚至可以直接把Bird类生成的class文件删除，Demo仍然可以正常运行。使用javap命令反编译一下字节码：

// 前面已省略无关部分
  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       3: iconst_2
       4: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
       7: return
}

从反编译后的代码中可以看到：Bird.a已经变成了助记符iconst_2(将int类型2推送至栈顶)，和Bird类已经没有任何联系，这也从侧面证明，只有访问类的静态变量才会触发该类的初始化流程，而不是其他类型的变量。

关于Java助记符，如果将上面一个示例中的常量修改为不同的值，会生成不同的助记符，比如：

// bipush  20
static int a = 20; 
// 3: sipush        130
static int a = 130
// 3: ldc #4   // int 327670
static int a = 327670;

其中：
iconst_n：将int类型数字n推送至栈顶，n取值0~5
lconst_n：将long类型数字n推送至栈顶，n取值0,1，类似的还有fconst_n、dconst_n
bipush：将单字节的常量值(-128~127) 推送至栈顶
sipush：将一个短整类型常量值(-32768~32767) 推送至栈顶
ldc：将int、float或String类型常量值从常量池中推送至栈顶

再看下一个实例：

public class Demo {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        System.out.println(Bird.a);
    }
}

class Bird {
   
    static final String a = UUID.randomUUID().toString();
    static {
   
        System.out.println("bird init");
    }
}

执行后会输出：

bird init
d01308ed-8b35-484c-b440-04ce3ecb7c0e

在本例中，常量a的值在编译时不能确定，需要进行方法调用，这种情况下，编译后会产生getstatic指令，同样会触发类的初始化，所以才会输出bird init。看下反编译字节码后的代码：

// 已省略部分无关代码
public