类的加载时机

关于在什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段“加载”,《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自由把握。但是对于初始化阶段,《Java虚拟机规范》则是严格规定了有且只有六种情况必须立即对类进行“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这四条字节码指令时,如果类型没有进行过初始化,则需要先触发其初始化阶段。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有:

·使用new关键字实例化对象的时候。

·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。

2)使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候,如果类型没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

3)当初始化类的时候,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JDK 7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。

6)当一个接口中定义了JDK 8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。

一、子类引用父类的静态字段时并不是触发子类的初始化,只初始化父类

//父类
public class SuperClass {

    static {
        System.out.println("Super Class Static Init");

    }

    static int i =123;
}


//子类
public class SubClass extends SuperClass {

    static {
        System.out.println("Sub Class Static Init");
    }
}


//测试方法

public class Main {


    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.i);
    }
}

结果

类的加载时机_第1张图片

上述代码运行之后,只会输出“Super Class Static Init!”,而不会输出“Sub Class Static Init”。对于静态字段,只有直接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。至于是否要触发子类的加载和验证阶段,在《Java虚拟机规范》中并未明确规定,所以这点取决于虚拟机的具体实现。对于HotSpot虚拟机来说,可通过-XX:+TraceClassLoading参数观察到此操作是会导致子类加载的。

 

二、调用类的静态常量时候,不会触发类的初始化

//有常量的类
public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("Const Class Static Init");
    }
    //被final修饰的变量(常量)
    static final String CONST_STR="ConstValue";
}


//测试
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.CONST_STR);
    }
}



上述代码运行之后,也没有输出“Const Class Static Init”,这是因为虽然在Java源码中确实引用了ConstClass类的常量CONST_STR,但其实在编译阶段通过常量传播优化,已经将此常量的值“ConstValue”直接存储在NotInitialization类的常量池中,以后NotInitialization对常量ConstClass.ConstValue的引用,实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。也就是说,实际上NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口,这两个类在编译成Class文件后就已不存在任何联系了。

三、通过数组来定义类不会触发类的初始化


public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("Const Class Static Init");
    }
}


//测试
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //创建数组,定义引用的类
        ConstClass[] c = new ConstClass[10];
    }
}

结果

类的加载时机_第2张图片

运行之后发现没有输出“Const Class Static Init”,说明并没有触发类org.fenixsoft.classloading.SuperClass的初始化阶段。但是这段代码里面触发了另一个名为“[Lorg.fenixsoft.classloading.SuperClass”的类的初始化阶段,对于用户代码来说,这并不是一个合法的类型名称,它是一个由虚拟机自动生成的、直接继承于java.lang.Object的子类,创建动作由字节码指令newarray触发。

 

四、接口的加载过程与类加载过程稍有不同,针对接口需要做一些特殊说明:接口也有初始化过程,这点与类是一致的,上面的代码都是用静态语句块“static{}”来输出初始化信息的,而接口中不能使用“static{}”语句块,但编译器仍然会为接口生成“()”类构造器[插图],用于初始化接口中所定义的成员变量。接口与类真正有所区别的是前面讲述的六种“有且仅有”需要触发初始化场景中的第三种:当一个类在初始化时,要求其父类全部都已经初始化过了,但是一个接口在初始化时,并不要求其父接口全部都完成了初始化,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

来源于:深入理解java虚拟机 周志明 著   第三版 7.2类的加载时机

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