jvm学习002 虚拟机类加载过程以及主动引用和被动引用

虚拟机把描述类的数据从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，这就是虚拟机的类加载机制。

　　　类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个周期包括：加载（Loading）、验证(Verification)、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（Using）、卸载（Unloading）七个阶段。其中验证、准备、解析三个部分统称为链接（Linking），这七个阶段的发生顺序如下图。

从图中，我们可以看到，加载、验证、准备、初始化这个5个阶段的顺序是固定的，也就是说类的加载过程必须按照这种顺序按部就班开始；而解析阶段则不一定，解析阶段的工作完全可能在初始化之后才开始，之所以这么设计，就是为了支持Java语言的动态绑定。还有一点需要注意的是，虽然上述的5个阶段可能按照顺序开始，但是并不是说一个接一个阶段完成后才开始，一个阶段的进行完全可能激活另一个阶段的进行，交叉混合式的进行。

那么什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段加载呢？根据Java虚拟机规范并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来把握。

但对于初始化有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”：

1. 遇到new（使用new 关键字实例化一个对象）、getstatic（读取一个类的静态字段）、putstatic或者invokestatic（设置一个类的静态字段）这4条指令的时候，如果累没有进行过初始化。则需要先触发其初始化。

2. 使用java.lang.reflect包中的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有初始化，则需要先触发其初始化。

3. 当初始化一个类的时候，如果其父类没有初始化，则需要先触发其父类的初始化

4. 程序启动需要触发main方法的时候，虚拟机会先触发这个类的初始化

5. 当使用jdk1.7的动态语言支持的时候，如果一个java.lang.invoke.MethodHandler实例最后的解析结果为REF_getStatic、REF_pusStatic、REF_invokeStatic的方法句柄（句柄中包含了对象的实例数据和类型数据，句柄是访问对象的一种方法。句柄存储在堆中），并且句柄对应的类没有被初始化，那么需要先触发这个类的初始化。

这五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。被动引用的经典例子有：

被动引用示例一: 使用子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化。

public class SuperClass {
    public static int value = 123;
    static {
        System.out.println("super class init.");
    }
}
public class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("sub class init.");
    }
}
public static void main(String[] args) {
    System.out.println(SubClass.value);
}
//输出：
super class init.

 

被动引用示例二：通过数组定义来引用类，不会触发类的初始化

 
public static void main(String[] args) {
        SuperClass[] arr = new SuperClass[10];
}
public class SuperClass {
    public static int value = 123;
    static {
        System.out.println("super class init.");
    }
}
//输出
nonthing

被动引用示例三：常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.Test);
}
public class ConstClass {
    public static final String Test = "Hello world!";
    static {
        System.out.println("const class init.");
    }
}
//输出
Hello world!

参考 
1、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