Java类加载机制案例

  今天在摸鱼的时候看到一段代码，是关于Java类加载机制的，刚好最近也在看《深入理解Java虚拟机》这本书，在此做个记录。

public class Practice {
    
    private static Practice d = new Practice();
    private SubClass t = new SubClass();
    static { 
        System.out.println(3);
    }
    public Practice() {
        System.out.println(4);
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello");
    }
}
class SuperClass{
    SuperClass(){
        System.out.println("构造superClass");
    }
}
class SubClass extends SuperClass{
    static {
        System.out.println(1);
    }
    public SubClass() {
        super();
        System.out.println(2);
    }
}

运行结果:
 1
 构造superClass
 2
 4
 3
 Hello

  现在一步一步分析。
  我们知道，类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载除内存为止，它的生命周期包括：加载，验证，准备，解析，初始化，使用和卸载7个阶段。

加载 -> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化 -> 使用 -> 卸载

这里着重考虑准备和初始化两个阶段，因为只有在这两个阶段才会涉及到静态字段的初始化与赋值。

准备

  准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都在方法区中进行分配。这时候进行内存分配的仅包括类变量(被static修饰的变量)，而不包括实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。其次，这里所说的初始值“通常情况”下是数据类型的零值，假设一个类变量的定义为:

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，而把value赋值为123的putstatic指令是程序被编译后，存放于类构造器()方法之中，所以吧value赋值为123的动作将在初始化阶段才会执行。
一些基本数据类型的零值。
int 0     boolean false
long 0L   float 0.0f
short (short)0 double 0.0d
char '\u0000' reference null
byte (byte)0
以上是“通常情况”，但是如果类字段的字段属性表中存在ConstantValue属性，那么在准备阶段变量value就会被初始化为ConstantValue属性所指定的值，假设上面类变量value的定义变为：

public static final int value = 123;

编译是Javac将会为value生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机就会根据ConstantValue的设置将value赋值为123。

初始化

  类初始化阶段是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程中，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全有虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序源码（或者说是字节码）。
  在准备阶段，变量已经赋值过一次系统要求的初始值，而在准备阶段，则根据程序员通过程序指定的主观计划区初始化变量和其他资源，从另外一个角度来表示：初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。
  ()方法是由编译器自动收集类中的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，编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定的，静态语句块中只能访问到定义在静态语句块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的静态语句块可以赋值，但是不能访问。

public class Test{
  static{
     i = 0;  // 赋值正常通过
     System.out.print(i);  //这句编译器会提示“非法向前引用”
  }
    static int i = 1;
}

回到之前的代码

Practice类的准备阶段

Practice类中只有一个静态字段d
赋初始值null

Practice类的初始化阶段

1.按照顺序首先实例化d
2.实例成员变量t初始化，加载SubClass类
3.SubClass有父类，首先加载SuperClass类
4.SubClass父类的类加载完成后，SubCLass类初始化 // 打印 1
5.实例化SubClass， 调用SubClass的构造方法，首先调用其父类的构造方法 // 打印 构造superClass 2
6.成员变量初始化完成后，调用实例构造方法 // 打印4
7.执行static块中的语句 // 打印 3

类加载完成

最后执行主函数中的语句。

注意的地方

静态初始化只会执行一次，当静态成员变量恰好是类的实例时，会实例化完该变量，再继续执行类的初始化