Java类初始化

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newgetstaticputstaticinvokestatic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_getStaticREF_putStaticREF_invokeStaticREF_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.MethodHandleJDK7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

  • 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灰色Code