jvm - 类的初始化过程

我们知道，我们写的java代码称为源码，想要能够被jvm执行首先需要编译成.class文件，那么编译完到使用又都经理的哪些阶段呢？主要分为以下三个阶段：

• 加载：查找并加载类的二进制数据（.class文件硬盘到内存的一个过程）。
• 连接
  　- 验证：确保被加载的类的正确性。
  　- 准备：为类的 静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。
  　- 解析：把类中的符号引用转换为直接引用。
• 初始化：为类的静态变量赋予正确的初始值。

实例（一）

class Singleton1 {
    private static Singleton1 singleton = new Singleton1();
    public static int counter1;
    public static int counter2 = 0;

    public Singleton1() {
        counter1++;
        counter2++;
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        return singleton;
    }
}

class Singleton2 {
    public static int counter1;
    public static int counter2 = 0;
    private static Singleton2 singleton = new Singleton2();

    public Singleton2() {
        counter1++;
        counter2++;
    }

    public static Singleton2 getInstance() {
        return singleton;
    }
}

public class Test0010 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance();
        System.out.println(singleton1.counter1);
        System.out.println(singleton1.counter2);
        Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance();
        System.out.println(singleton2.counter1);
        System.out.println(singleton2.counter2);
    }
}

结果：

如果和你想的不一样的话，不要急，继续往下看：

Java程序对类的使用方式可分为两种

• 主动使用
• 被动使用

主动使用

• 创建类的实例
• 访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
• 调用类的静态方法
• 反射（如Class.forName(“com.xxx.Test”)）
• 初始化一个类的子类
• Java虚拟机启动时被标明为启动类的类（Java ClassA）

除了主动使用外的其他方式都是被动使用。所有的Java虚拟机实现必须在每个类或接口被Java程序“首次主动使用”时才初始化他们。会过头来解析上面的例子：
　　我们在使用一个类之前首先要经历：加载->链接->初始化的过程，而在链接阶段又有验证、准备、解析几个过程，重点是准备阶段：为类的 静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。这里很重要，也就是我们在首次主动使用类之前，类中的静态变量已经被初始化为了默认值，而在真正的主动使用时才会将静态变量初始化为应有的初始值。来看类Singleton1，在链接阶段过后，类中静态成员的情况是这样子的：

class Singleton1 {
    private static Singleton1 singleton = null;
    public static int counter1 = 0;
    public static int counter2 = 0;
}

在Test0010的main方法中，我们调用了Singleton1的如下方法和成员，这里是对Singleton1类的首次主动使用，会引发类的初始化。

Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance();
System.out.println(singleton1.counter1);
System.out.println(singleton1.counter2);

初始化执行过程中主要执行类的构造方法，并且按照顺序执行里面的静态语句和静态代码块。

执行private static Singleton1 singleton = new Singleton1(); 时，counter1和counter2均自增，此时counter1和counter2的值均为1，继续往下执行时counter2 又被赋值为0，所以最终
counter1和counter2的值分别为1和0。同样的道理不难看出Singleton2中初始化操作顺序执行静态语句之后，counter1和counter2的值分别为1和1。

实例（二）

class FinalTest1 {
    /**
     * 编译时常量，访问它不会初始化这个类
     */
    public static final int x = 100 / 2;

    static {
        System.out.println("final block ~~~");
    }
}

class FinalTest2 {
    /**
     * 运行时常量，访问它会初始化这个类
     */
    public static final int x = new Random().nextInt(100);

    static {
        System.out.println("final block ~~~");
    }
}

public class Test0020 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(FinalTest1.x);
        System.out.println(FinalTest2.x);
    }
}

我们看到，FinalTest1 中的静态代码块没有执行，而FinalTest2中的静态代码块执行了。
结论：首次主动访问编译时常量，不会初始化这个类；而首次主动访问运行时常量，会初始化这个类。

同时要注意：静态代码块在类初始化时候才会执行。

实例（三）

public class Test0030 {
    static {
        System.out.println("main static block");
    }

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

class Parent {
    static {
        System.out.println("parent static block");
    }
}

class Child extends Parent {
    static int b = 4;

    static {
        System.out.println("child static block");
    }
}

结论： 当初始化一个类时，会先初始化这个类的父类。

实例（四）

public class Test0050 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Child.a);
    }
}

class Parent {
    static int a = 3;

    static {
        System.out.println("parent static block");
    }
}

class Child extends Parent {
    static {
        System.out.println("child static block");
    }
}

结论：有当程序访问的静态变量或静态方法确实在当前类或接口中定义时，才可以认为是对类的主动使用。

实例（五）

public class Test0060 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.chengli.jvm.classloader.v0060.CL");
        System.out.println("------------------------------");
        clazz = Class.forName("com.chengli.jvm.classloader.v0060.CL");
    }
}

class CL {
    static {
        System.out.println("class CL static block");
    }
}

结论：调用ClassLoader的loadClass方法加载一个类，并不是对类的主动使用