Java类初始化

JVM
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代码结果？

首先，我们来看看下面的代码的输出的结果，可以先试着想一下

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//结果
Code
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这时候有同学就会想，以前不是说类加载时，静态代码块都会加载的嘛！怎么Test1里的静态代码块没有加载呢？下面就来看看到底怎么回事

类的生命周期

了解类加载前，首先熟悉一下类的生命周期

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这里注意几个点：

  • 解析阶段可以在初始化阶段之后，这是为了支持Java语言的运行时绑定特性（也称为动态绑定或晚期绑定）
  • 这些阶段通常都是互相交叉地混合进行的，会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段。

初始化和实例化

我相信很多人跟我刚开始一样，搞不清他们两个的区别，搞不清new一个对象，到底是对这个对象进行了初始化还是实例化呢？

  • 初始化：是完成程序执行前的准备工作。在这个阶段，静态的（变量，方法，代码块）会被执行。同时在会开辟一块存储空间用来存放静态的数据。初始化只在类加载的时候执行一次。

  • 实例化：是指创建一个对象的过程。这个过程中会在堆中开辟内存，将一些非静态的方法，变量存放在里面。在程序执行的过程中，可以创建多个对象，既多次实例化。每次实例化都会开辟一块新的内存。

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类的初始化

《Java虚拟机规范》中并没有对加载进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，《Java虚拟机规范》则是严格规定了有且只有六种情况必须立即对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然需要在此之前开始）：

  • 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令时，如果类型没有进行过初始化，则需要先触发其初始化阶段。那到底什么时候能够生成这些指令呢？其实看下字节码就都明白了

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  • 使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候，如果类型没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

  • 当初始化类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

  • 当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。

  • 当使用JDK 7新加入的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

  • 当一个接口中定义了JDK 8新加入的默认方法（被default关键字修饰的接口方法）时，如果有这个接口的实现类发生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。

java.lang.invoke.MethodHandle 是JDK7中新加入类似反射功能的一个类

被动引用

对于以上这六种会触发类型进行初始化的场景，《Java虚拟机规范》中使用了一个非常强烈的限定语——“有且只有”，这六种场景中的行为称为对一个类型进行主动引用。除此之外，所有引用类型的方式都不会触发初始化，称为被动引用。

像文章一开始的代码，就属于被动引用，对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发父类的初始化而不会触发子类的初始化。

例子1–对象数组

直接上图

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以上代码执行后并不会输出灰色两个字，因为创建对象数组时并没有去初始化Test1这个类，而是用anewarray字节码指令去初始化了另外一个类，它是一个由虚拟机自动生成的、直接继承于java.lang.Object的子类。

拓展：数组越界检查没有封装在数组元素的访问类中，而是封装在数组访问的xaload,xastore字节码指令中

例子2–final修饰的静态字段

  • 被final修饰的静态字段

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此时运行该代码时，只会输出灰色Code字样，Test1并没有触发初始化阶段。这是因为在编译阶段通过常量传播优化，已经将此常量的值灰色Code直接存储在ClassLoadTest类的常量池中，所以当ClassLoadTest类调用Test1里的value时，都变成了对自身常量池的调用，和Test1类没有任何关系。

  • 没有final修饰的静态字段

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没有使用final修饰的静态变量，字节码出现了getstatic，所以触发Test1的初始化阶段，此时运行结果将会输出灰色和灰色Code