Java中类的加载、连接和初始化

Java中类的加载、连接和初始化

类的加载、连接和初始化

先介绍一下JVM和类

JVM和类：

当我们调用Java命令运行某个Java程序时，该命令将会启动一个Java虚拟机进程，不管该Java程序有多么复杂，该程序启动的所有线程，所有变量都处于该Java虚拟机进程里，它们都使用该JVM进程的内存区。当系统出现以下几种情况时，JVM进程将被终止。

1.       程序运行到最后正常结束；

2.       程序运行到使用System.exit()或Runtime.getRuntime().exit()代码处结束程序；

3.       程序运行过程中遇到未捕获的异常或者错误而结束；

4.       程序所在的平台强制结束了JVM进程。

从以上看出，当程序运行结束时，JVM进程结束，该进行在内存中的状态将会丢失。如下例：

// 定义A类含有静态Field a

public class A

{

public static int a = 6;

}

// 定义B类创建A类的实例

public class B

{

A a1 = new A();

a1.a++;

System.out.println(a1.a);  // 输出7

}

// 定义B类创建A类的实例

public class C

{

A a2 = new A();

System.out.println(a2.a); // 输出6

}

C类中输出6的原因是：B与C是两次运行JVM进程，B运行完后对A所做的修改全部丢失，第二次运行JVM时将再次初始化A类。

类的加载：

系统可能在第一次使用某个类时加载该类，也可能采用预加载机制来加载某个类。

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则系统会通过加载、连接、初始化3个步骤来对该类进行初始化，如果没有意外，JVM将会连接完成这3个步骤，所有有时也把这3个步骤统称为类加载或者类初始化。

类加载指的是将类的class文件读入内存，并为之创建一个java.lang.Class对象，也就是说，当程序使用任何类时，系统都会为之建立一个java.lang.Class对象

（每个类是一批具有相同特征的对象的抽象，而系统中所有的类实际上也是实例，它们都是java.lang.Class的实例）。

类的加载由类加载器完成，类加载器通常由JVM提供，这些类加载器也是所有程序运行的基础，JVM提供的这些类加载器通常被称为系统类加载器，除此之外，我们也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器，通过使用不同的类加载器，可以从不同来源加载类的二进制数据，通过有如下几种来源。

1.       从本地文件系统加载class文件；

2.       从Jar包加载class文件；

3.       通过网络加载class文件；

4.       把一个class源文件动态编译，并执行加载。

类的连接：

当类被加载之后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着将会进入连接阶段，连接阶段负责把类的二进制数据合并到JRE中，类连接可分为3个阶段：

1.       验证：验证阶段用于检验被加载的类是否有正确的内部结构，并和其他类协调一致；

2.       准备：类准备阶段则负责为类的静态Field分配内存，并设置默认初始值；

3.       解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

类的初始化：

在类的初始化阶段，虚拟机负责对类进行初始化，主要就是对静态Field进行初始化，在Java类中对静态Fieldr指定初始值有两种方式：1. 声明静态Field时指定初始值；2. 使用静态初始化块为静态Field指定初始值。如：

public class Test

{

static int a = 5;

static int b;

static int c;

static

{

b = 6;

}

}// 最终结果 a=5,b=6,c=0

静态初始化块被当成类的初始化语句，JVM会按这些语句在程序中的排列顺序依次执行它们，如：

public class Test

{

static

{

b = 6;

}

static int a = 5;

static int b = 9;

}// 最终结果 a=5,b=9

JVM初始化一个类包含如下几个步骤：

1.       假如这个类还没有被加载和连接，则程序先加载并连接该类；

2.       假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化其直接父类（直接父类也依次执行1，2，3 保证类依赖的所有父类都会被初始化）；

3.       假如类中有初始化语句，则系统依次执行这些初始化语句。

类初始化的时机：

1.       创建类的实例，包括使用new操作符来创建，通过反射来创建，通过反序列化的方式来创建；

2.       调用某个类的静态方法；

3.       访问某个类或者接口的静态Field，或者为该静态Field赋值；

4.       通过反射方式来强制创建某个类或接口对应的java.lang.Class对象，例如，Class.forName(“Person”)，如果系统还未初始化Person类，则这行代码将会导致该Person类被初始化，并返回Person类对应的java.lang.Class对象；

5.       初始化某个类的子类；

6.       直接使用java.exe命令来运行某个主类。

另外：对于一个Field型的静态Field，如果该Field的值在编译时就可以确定下来，那么这个Field相当于“宏变量“，Java编译器会在编译时直接把这个Field出现的地方替换成它的值，因为即使程序使用该静态Field，也不会导致该类的初始化。