类加载的时机

一个类型从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,整个生命周期将会经历

  • 加载(Loading
  • 验证(Verification
  • 准备(Preparation
  • 解析(Resolution
  • 初始化(Initialization
  • 使用(Using
  • 卸载(Unloading

其中验证、准备、解析三个部分统称为连接(Linking)。

加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的,而解析阶段则不一定,在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始,

这是为了支持Java语言的运行时绑定特性(动态绑定或晚期绑定)。

触发初始化阶段(主动引用)

有且只有这六种情况:

  • 遇到newgetstaticputstaticinvokeestatic这四条字节码时,如果类型还没有进行过初始化,则需要先触发初始化。 具体的场景:

    • 使用new关键字实例化对象
    • 读取或设置一个类型的静态字段(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
    • 调用一个类型的静态方法的时候
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候。

  • 当初始化类的时候,如果发现其父类还没进行过初始化,则需要先触发其父类的初始化。

  • 当虚拟机启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含main()方法的哪个类),虚拟机会先初始化这个主类。

  • 当使用JDK7新加入的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果为

    REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句柄,

    并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

  • 当一个接口中定义了JDK8新加入的默认方法(被default关键字修饰的接口方法)时,如果有

    这个接口的实现类发生了初始化,那该接口要在其之前被初始化。

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。

被动引用

通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化

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!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化
        // 可通过-XX:+TraceClassLoading参数观察到类加载
        System.out.println(SubClass.value); 
    }
}

// 结果
SuperClass init!
123

通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化

public class DemoClass {
    static {
        System.out.println("DemoClass init!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化
        DemoClass[] demoClasses = new DemoClass[10];
    }
}

// 结果

常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上没有直接引用到定义常量的类,因此也不会触发定义常量的类的初始化。

public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
    public static final String HELLO_WORLD = "hello world";
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,也就是Main类中,本质上没有直接引用到
        // 定义常量的类,也就是ConstClass类,因此也不会触发定义常量的类的初始化。
        System.out.println(ConstClass.HELLO_WORLD);
    }
}

// 结果
hello world

在编译阶段通过常量传播优化,已经将此常量值hello world直接存储在Main类的常量池中,

以后Main对常量ConstClass.HELLO_WORLD的引用,实际都被转化为Main对自身常量池的引用了。

接口的加载过程

和类稍微有不同,类六种会触发初始化的第三种和接口的有所不同,其余相同。

当一个类在初始化时,要求父类全部已经初始化过了,对于接口则不要求父接口路全部完成初始化,

只有在真正使用到父接口(如引用父接口中定义的常量)才会初始化。

接口就不会有常量传播优化吗?