java 理论基础 类的初始化(加载、连接(验证、准备、解析)、初始化)

一个进程就有一个JVM，每个进程之间资源独立

当调用java命令来启动某个Java程序的时候，该命令创建一个独立的进程来运行我们的Java程序。而这个独立的进程里面就包含一个Java虚拟机。不管该程序有多么的复杂，该程序启动了多少个线程，他们都处于该Java对应的进程里。同一个JVM的所有线程，所有变量都在同一个进程里，他们都使用该JVM进程的内存区。

 

当出现以下几种情况的时候，JVM会停止，并释放所有的内存：

(1),程序运行到最后正常结束

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

(3),程序执行过程中遇到未捕获的异常或错误而结束。

(4),程序所在平台强制结束了JVM进程

 测试代码：

基础类

package com.zmd.jvm;

public class A {
    public static int a = 5;
}

多个进行并发运行类

package com.zmd.jvm;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        A.a ++;
        System.out.println("A.a" + A.a);
        Thread.sleep(10000);
    }
}

可以看到Test1同时运行多个进程，每个输出的A.a都是6

***类加载连接和初始化***

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(验证、准备、解析)、初始化三个步骤来对该类进行初始化。如果没有意外，JVM将会连续完成这3个步骤，所以有时也把这3个步骤统称为类加载或类初始化。

 

一个从使用开始到消亡会经历如下步骤：

1，类的加载：

类的加载指的是将类的class文件读入内存，并为之创建java.lang.Class对象。java.lang.Class相当于就是我们类的元数据。

本步骤需要类加载器完成，类加载器通常由JVM 提供，这些类加载器也是前面所程序运行的基础，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，开发者可以通过ClassLoader基类来创建自己的类加载器。但是开发的时候，千万不要自定义类加载器，就用JVM提供的。

我们使用不同的类加载器可以加载不同来源的.class文件，一般情况下我们有几个来源：

• 从本地文件系统加载class文件，这是前面绝大部分示例程序的类加载方式
• 从JAR包加载class文件，这种方式也是很常见的，比如我们使用JDBC时用到的数据库驱动类就放在JAR文件中，JVM 可以从JAR文件中直接加载该class文件
• 通过网络加载class文件
• 把Java源文件动态编译，并执行加载

类加载器通常无须等到"首次使用"该类时才加载该类，Java虚拟机规范允许系统预先加载某些类

2，类的连接：

当类被加载之后，系统为之生成1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(Java运行时环境)。类连接又可分为如下三个阶段。

(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，保证类在运行的时候不会有问题。

(2),准备：类准备阶段则负责为类的类变量分配内存，并设置默认初始值。（static int i=5,准备阶段会赋值0.再在初始化阶段赋值5）

(3),解析：将类的二进制数据中的符号引用替换成内存地址指针直接引用

在类的加载过程中的解析阶段，Java虚拟机会把类的二进制数据中的符号引用替换为直接引用，如Worker类中一个方法：

public void gotoWork(){ car.run(); //这段代码在Worker类中的二进制表示为符号引用 }

在Worker类的二进制数据中，包含了一个对Car类的run()方法的符号引用，它由run()方法的全名和相关描述符组成。在解析阶段，Java虚拟机会把这个符号引用替换为一个指针，该指针指向Car类的run()方法在方法区的内存位置，这个指针就是直接引用。

3，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，主要就是对类变量(static 变量)进行初始化。Java类中对类变量指定初始值有两种方式:

(1),声明类变量时指定初始值;

(2),使用静态初始化块为类变量指定初始值

比如我们如下程序：

public class Test {
    private static int a = 5;
    private static int b = 8;
    private static int c = 9;
    static {
        b = 6;
        c = 7;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(a + ", " + b + ", " + c);
    }
}

运行结果：5, 6, 7

下面这个初始化块就是在我们程序初始化的时候运行的

static {

　　b = 6;

　　c = 7;

}

如果我们改动一下程序：

package com.vgxit.jvm;

public class Test {
    static {
        b = 6;
        c = 7;
    }
    private static int a = 5;
    private static int b = 8;
    private static int c = 9;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(a + ", " + b + ", " + c);
    }
}

输出的结果是：5, 8, 9

如果在声明的时候，指定初始值，静态初始化块都将被当成类的初始化语句来执行。这个时候JVM就会从上往下的顺序依次执行。

这个时候有的同学可能就有疑问，上线的代码为什么不报错？

其实我们类的连接的准备阶段，我们就会为类的静态变量分配内存，并设置默认的初始值。而初始化块在运行时是在初始化阶段执行的，在准备阶段之后。这个时候b和c变量已经在内存中了。所以不会报错。

什么时候初始化：

当遇到下面几种情况，就会执行初始化：

(1),创建类的实例（为某个类创建实例的方式包括:使用 new 操作符来创建实例，通过反射来创建实例，通过反序列化的方式来创建实例）

(2), 调用某个类的类方法(静态方法)

(3), 访问某个类或接口的类变量，或为该类变量赋值

(4), 使用反射方式来强制创建某个类或接口对应的 java.lang.C1ass对象。如代码 C1ass.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.C1ass对象。

(5), 初始化某个类的子类。当初始化某个类的子类时，该子类的所有父类都会被初始化

(6), 直接使用 java 命令来运行某个主类

 

例外情况！：

public class ClassInitTest {
    private static class TestAAA {
        static {
            System.out.println("我是初始化块");
        }
        public static final String text = "V哥好帅";
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(TestAAA.text);
    }
}

只输出了“V哥好帅”

为什么？

查看编译后再反编译的main方法的代码：

(IDEA自带反编译功能)

你会惊奇的发现ClassInitTest  main方法中调用的TestAAA.text 类变量，直接被替换成 字符串值

面试答法：

编译优化 ： --->

对于类变量，如果该类变量的值在编译的时候就可以确定下来，（如final类型的后面运行中不能更改)。Java编译器在编译的时候，就会产生代码优化，编译器会直接把这个类变量出现的地方全部替换成对应的值（比如上面例子中的“V哥好帅”）。

因此我们上面这个程序从我们程序员写代码的角度看上去使用到了TestAAA的text类变量，但是其实运行时根本就没有用到。所以这个时候就没有发生直观看到被调用类的初始化，所以我们的静态初始化块压根就不会运行。

 如果不是final类型的变量，比如把上面的类变量final去掉

public static  String text = "V哥好帅";

输出为：

我是初始化块
V哥好帅

查看编译结果：