深入Java日记——JVM类加载全过程

类加载机制

JVM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JVM的类加载机制。

加载

在加载阶段虚拟机需要完成以下三件事：
1. 通过一个类的全限定名称来获取此类的二进制字节流，并加载到内存中（需要使用类加载器）
2. 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
3. 在堆中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

链接

将Java类的二进制代码合并到JVM的运行状态之中的过程
1. 验证：验证被加载后的类是否有正确的结构，类数据是否会符合虚拟机的要求，确保不会危害虚拟机安全。
2. 准备：为类的静态变量（static filed）在方法区分配内存，并赋默认初值（0值或null值），这些内存都将在方法区分配。对于一般的成员变量是在类实例化时候，随对象一起分配在堆内存中。另外，静态常量（static final filed）会在准备阶段赋程序设定的初值，对于静态变量，这个操作是在初始化阶段进行的。
3. 解析：将JVM常量池内的符号引用换为直接引用。

初始化

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。
   只有上述四种情况会触发初始化，也称为对一个类进行主动引用，除此以外，所有其他方式都不会触发初始化，称为被动引用
   举个例子说明主动引用和被动引用

package com.jk.jvm;

public class TestClassLoader {
    public static void main(String[]args) throws ClassNotFoundException {
//        主动引用
        A a=new A();//直接new
        System.out.println(A.w);//调用类的静态成员
        Class clazz=Class.forName("com.jk.jvm.TestClassLoader$A");//使用反射

//        被动引用
        System.out.println(A.d);//使用常量
        A[] as=new A[10];//通过数组引用
//        会初始化A,不会初始化B
        System.out.println(B.w);//调用父类的静态成员
    }
    public static class B extends A{
        static {
            System.out.println("B static init");
        }
        public B(){
            System.out.println("B constructor");
        }
    }

    public static class A extends S{
        public static int w=100;//直接使用时，会执行静态代码块（主动引用）
        public static final int d=100;//直接使用时，不会执行静态代码块（被动引用）
        static {
            System.out.println(w);
            System.out.println("A static init");
            w=300;
        }
        public A(){
            w=300;
            System.out.println("A constructor");
        }
    }

    public static class S{
        public static int w=100;
        static {
            System.out.println(w);
            System.out.println("S static init");
            w=300;
        }
        public S(){
            w=300;
            System.out.println("S constructor");
        }
    }
}

输出结果

100
S static init
100
A static init
S constructor
A constructor
300
100
300