类加载机制笔记——类初始化时机

类加载机制

虚拟机把描述类的数据从Class文件(可以以任何形式存在)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。

Java里天生可以动态扩展的语言特性就是依赖运行期动态加载和动态链接这个特点实现的。

生命周期

类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，他的整个生命周期包括：

注：加载、验证、准备、初始化和卸载这5个阶段的顺序是确定的。
解析则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，这是为了Java语言的运行时绑定。

类初始化的时机

有且仅有以下五种情况需要对类进行初始化（加载、验证、准备需要在此之前开始）：

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。对应着Java代码层面的：new实例对象、读取或者设置一个静态变量（非final修饰）、调用静态方法。
2. 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果没有进行初始化则需要先触发其初始化。
3. 当初始化一个类的时候，若其父类还没进行过初始化，则进行。
4. 虚拟机启动时，需要执行一个主类，会先初始化这个主类。
5. 当使用JDK1.7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_getStatic、REF_getStatic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。

以上五种，称为对一个类的主动引用；除以之外，引用类的方法都不会触发初始化，称为被动引用。

关于接口的初始化说明

接口的加载过程与类加载过程稍有一些不同，接口也有初始化过程，虽然接口没有static静态语句块，但编译器仍然会为接口生成<cinit>()类构造器，用于初始化接口中定义的成员变量。
接口与类真正有所区别的是前面的五种情况中的第3种：当一个类在初始化时，要求父类全部初始化，但是一个接口在初始化时，并不要求其父接口全部完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候（如引用接口中定义的常量）才会初始化。

被动引用的题目

下列情况，可能会出笔试题。

子类引用父类的静态变量

public class SuperClass{
	static{
		System.out.println("SuperClass init!");
	}
	public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass{
	static{
		System.out.println("SubClass init!");
	}
}

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

解析：上述代码只会输出“SuperClass init！”，而不会输出“SubClass init！”。
对于静态字段，只有直接使用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。

数组引用

public static void main(String[] args){
	SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
}

解析：没有输出“SuperClass init！”，说明SuperClass并没有触发初始化阶段，但是这里面触发了[L*.*.*.SuperClass的类的初始化阶段，这是由虚拟机自动生成的，创建动作由字节码newarray触发。

引用final表明的静态变量

public class ConstClass{
	static{
		System.out.println("ConstClass init!");
	}
	public static final String HELLOWORLD = "hello world!";
}
public class NotInitialization{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
	}
}

解析：没有输出“ConstClass init！”，说明该类也没有进行初始化。这是因为final修饰的常量，在编译阶段通过常量传播优化，已经将此常量值hello world!存储到了NotInitialization类的常量池中，以后NotInitialization对常量ConstClass.HELLOWORLD的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用.