吃透Java基础三：初始化类的五种方式

一：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：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载七个阶段，其中验证、准备、解析这三个阶段统称为链接。
加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类加载过程必须按照这种顺序按部就班的开始。

二：类加载时机

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段：加载 呢？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*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如下五种情况必须对类进行“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钟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，下面我们来看一下。

1、使用new关键字

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        People people = new People();
    }
    public static class People {
        static {
            System.out.println("People 类被初始化");
        }
    }
}

运行输出：

People 类被初始化

2、调用本类静态变量或静态方法

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        People.getAge();
    }
    public static class People {
        static {
            System.out.println("People 类被初始化");
        }
        public static int age = 100;

        public static int getAge() {
            return age;
        }
    }
}

运行输出：

People 类被初始化

3、使用反射获取类信息

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class.forName("MyTest$People");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static class People {
        static {
            System.out.println("People 类被初始化");
        }
    }
}

运行输出：

People 类被初始化

4、子类初始化时

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
    }
    public static class People {
        static {
            System.out.println("People 类被初始化");
        }
    }
    public static class Son extends People {
        static {
            System.out.println("Son 类被初始化");
        }
    }
}

运行输出

People 类被初始化
Son 类被初始化

5、包含main()主函数的类

public class MyTest {
    static {
        System.out.println("MyTest 类被初始化");
    }
    public static void main(String[] args) {

    }
}

运行输出

MyTest 类被初始化

三：类的被动引用

除了上面5种引用类的方式称为主动引用方式之外的其它方式全是被动引用。被动引用不会触发类的初始化
我们看几个被动引用的例子

被动引用方式一：通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Son.a);
    }
    public static class Father {
        public static int a = 0;

        static {
            System.out.println("Father 类被初始化");
        }
    }
    public static class Son extends Father {
        static {
            System.out.println("Son 类被初始化");
        }
    }
}

输出结果

Father 类被初始化
0

被动引用方式二：通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        Father[] fathers = new Father[10];
    }
    public static class Father {
        static {
            System.out.println("Father 类被初始化");
        }
    }
}

运行后什么也没输出

被动引用方式三：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初始化

public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Father.m);
    }
    public static class Father {
        static {
            System.out.println("Father 类被初始化");
        }
        public static final int m = 0;
    }
}

运行结果输出

0