博主最近复习深入理解JVM一书，整理归纳，以形成系统认识和方便日后复习。
本文主要介绍
- 类的生命周期
- 类初始化时机
- 类加载的过程
一. 类的生命周期
类是在运行期间动态加载的。
类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。
类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象，Class对象封装了类在方法区内的数据结构，并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。
类的生命周期
包括以下 7 个阶段：
- 加载（Loading）
- 验证（Verification）
- 准备（Preparation）
- 解析（Resolution）
- 初始化（Initialization）
- 使用（Using）
- 卸载（Unloading）
其中解析过程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 的动态绑定。
二.类初始化时机
那么什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段，加载到内存中呢？
- 由主动引用触发，被动引用不会触发。
有且仅有5类主动引用：
虚拟机规范中并没有强制约束何时进行加载，但是规范严格规定了有且只有下列五种情况必须对类进行初始化（加载、验证、准备都会随着发生）：
1. 特殊字节码指令
遇到 new、getstatic、putstatic、invokestatic 这四条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则必须先触发其初始化。最常见的生成这 4 条指令的场景是：
- 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、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外）的时候
- 调用一个类的静态方法的时候
2. 反射调用
使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化。
3. 父类
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. 主类
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. 特殊方法句柄
当使用 JDK.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_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；
以上 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。
被动引用的常见例子
1. 通过子类引用父类的静态字段
这种情况不会导致子类的初始化，因为对于静态字段，只有直接定义静态字段的类才会被触发初始化，子类不是定义这个静态字段的类，自然不能被实例化。
System.out.println(SubClass.value); // value 字段在 SuperClass 中定义
2. 通过数组定义来引用类，不会触发该类的初始化
该过程会对数组类进行初始化，数组类是一个由虚拟机自动生成的、直接继承自 Object 的子类，其中包含了数组的属性和方法。
SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
3. 常量不会触发定义常量的类的初始化
因为常量在编译阶段会存入调用常量的类的常量池中，本质上并没有引用定义这个常量的类，所以不会触发定义这个常量的类的初始化。
System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
三. 类加载过程
包含了加载、验证、准备、解析和初始化这 5 个阶段。
1. 加载
加载是类加载的一个阶段，不要混淆。
- 加载过程完成以下三件事：
- 通过一个类的全限定名来
获取定义此类的二进制字节流 - 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存储结构 - 在内存中
生成一个代表这个类的Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
相对于类加载的其他阶段而言，加载阶段（准确地说，是加载阶段获取类的二进制字节流的动作）是可控性最强的阶段，因为开发人员既可以使用系统提供的类加载器来完成加载，也可以自定义自己的类加载器来完成加载。
其中二进制字节流可以从以下方式中获取：
- 从 ZIP 包读取
这很常见，最终成为日后 JAR、EAR、WAR 格式的基础。 - 从网络中获取
这种场景最典型的应用是 Applet。 - 运行时计算生成
这种场景使用得最多得就是动态代理技术，在 java.lang.reflect.Proxy 中，就是用了 ProxyGenerator.generateProxyClass 的代理类的二进制字节流。 - 由其他文件生成
典型场景是 JSP 应用，即由 JSP 文件生成对应的 Class 类。 - 从数据库读取
这种场景相对少见，例如有些中间件服务器（如 SAP Netweaver）可以选择把程序安装到数据库中来完成程序代码在集群间的分发。
加载阶段完成后，虚拟机外部的二进制字节流就按照虚拟机所需的格式存储在方法区之中，而且在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象，这样便可以通过该对象访问方法区中的这些数据。
2. 验证--确保被加载的类的正确性
确保 Class 文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。
验证阶段大致会完成4个阶段的检验动作：
1)文件格式验证
验证字节流是否符合 Class 文件格式的规范，并且能被当前版本的虚拟机处理。
- 是否以魔数0xCAFEBABE开头
- 主、次版本号是否在当前虚拟机处理范围之内。
- 常量池的常量中是否有不被支持的常量类型（检查常量tag标志）。
- 指向常量的各种索引值中是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量。
- Class文件中各部分及文件本身是否有被删除或附加的其他信息
……
2)元数据验证
对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合 Java 语言规范的要求。
1.这个类是否有父类（除了java.lang.Object之外，所有的类都应当有父类）。
2.这个类的父类是否继承了不允许被继承的类（被final修饰的类）；
3.如果这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口中要求实现的所有方法。
4.类中的字段、方法是否与父类产生矛盾（例如覆盖了父类的final字段，或者出现不符合规则的方法重载。）
……
3)字节码验证
通过数据流和控制流分析，确保程序语义是合法、符合逻辑的。
4)符号引用验证
发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候，对类自身以外（常量池中的各种符号引用）的信息进行匹配性校验
验证阶段是非常重要的，但不是必须的，它对程序运行期没有影响，如果所引用的类经过反复验证，那么可以考虑采用-Xverifynone参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载的时间。
3. 准备--为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值
类变量是被 static 修饰的变量，准备阶段为类变量分配内存并设置初始值，使用的是方法区的内存
- 注意：
-
实例变量不会在这阶段分配内存，它将会在对象实例化时随着对象一起分配在 Java 堆中。 - 初始值“通常情况”下是数据类型的零值
public static int value = 123;
那变量value在准备阶段过后的初始值为0而不是123，因为这时候尚未开始执行任何Java方法，而value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器
而“特殊情况”，如：
public static final int value = 123；
如果类变量是常量，那么会按照表达式来进行初始化(例子中的123)，而不是赋值为 0
4. 解析--把类中的符号引用转换为直接引用
将常量池的符号引用替换为直接引用的过程。
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用进行。
符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量。
直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
5. 初始化
初始化阶段才真正开始执行类中的定义的 Java 程序代码。初始化阶段即虚拟机执行类构造器
在准备阶段，类变量已经赋过一次系统要求的初始值，而在初始化阶段，根据程序员通过程序制定的主观计划去初始化类变量和其它资源。
1. ()
是由编译器自动收集类中所有类变量的赋值动作和静态语句块（static{} 块）中的语句合并产生的，编译器收集的顺序由语句在源文件中出现的顺序决定。
特别注意的是，静态语句块只能访问到定义在它之前的类变量，定义在它之后的类变量只能赋值，不能访问。例如以下代码：
public class Test {
static {
i = 0; // 给变量赋值可以正常编译通过
System.out.print(i); // 这句编译器会提示“非法向前引用”
}
static int i = 1;
}
2.()
与类的构造函数（或者说实例构造器 父类的 **。因此虚拟机中第一个执行
由于父类的
public class Parent {
public static int A = 1;
static{
A = 2;
}
}
public class Sub extends Parent{
public static int B = A;
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Sub.B);
}
}
3. ()
4. 接口的()
接口中不可以使用静态语句块，但仍然有类变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成
5. ()
虚拟机会保证一个类的
init和clinit方法的不同
init和clinit方法执行时机不同
init是对象构造器方法，也就是说在程序执行 new 一个对象调用该对象类的 constructor 方法时才会执行init方法，而clinit是类构造器方法，也就是在jvm进行类加载—–验证—-解析—–初始化，中的初始化阶段jvm会调用clinit方法。
init和clinit方法执行目的不同
init is the (or one of the) constructor(s) for the instance, and non-static field initialization.
clinit are the static initialization blocks for the class, and static field initialization.
- init是instance实例构造器，对非静态变量解析初始化
- 而clinit是class类构造器对静态变量，静态代码块进行初始化。
参考文章
周志明，深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践，机械工业出版社
【深入理解JVM】：类加载机制
Jvm笔记总结(八)：虚拟机类加载机制