Java类加载机制

概述

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

类加载的时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)7个阶段。其中验证、准备、解析3个部分统称为连接(Linking),这7个阶段的发生顺序如图


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的开始，而解析可以在初始化阶段之后再开始。

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段：加载，Java虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定了有且只有5中情况必须立即对类进行“初始化”(而加载、验证、准备自然需要在此之前开始)

• 1、遇到new、 getstatic、 putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。 生成这4条指令的最常见的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包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
• 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（）方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。
• 5、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REF_getStatic、 REF_putStatic、 REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

对于这5种会触发类进行初始化的场景，虚拟机规范中使用了一个很强烈的限定语：“有且只有”，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，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3个例子来说明何为被动引用，分别见代码清单1～代码清单3

代码清单1 被动引用的例子之

/**
 *被动使用类字段演示一： 
 *通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化
 **/
class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }

    public static int value = 123;
}

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

/**
 *非主动使用类字段演示
 **/
public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}