類的加載機制以及類、對象初始化的詳細過程

WangScaler: 一個用心創做的做者。html

聲明：才疏學淺，若有錯誤，懇請指正。java

java類的生命週期包括加載、鏈接（驗證、準備、解析）、初始化、使用、卸載五個階段。而解析階段會在初始化以前或以後觸發。類的加載不是隨着jvm的啓動而加載，而是隨着使用動態的加載。緩存

接下來咱們首先了解下虛擬機的類加載機制。安全

虛擬機的類加載機制

咱們知道java的優點之一就是跨平臺性，爲何java能跨平臺執行呢？就由於java是運行在java虛擬機jvm上的。那麼jvm的類加載機制是怎樣的呢？咱們知道java編譯以後的文件是class文件，而虛擬機的類加載機制就是把Class文件加載到內存，進行校驗，解析和初始化的過程。markdown

加載

加載就是經過類的全限定名來獲取到class文件，將文件的二進制字節流轉化成方法區的靜態數據結構，而後在內存中生成這個類的class對象並在堆中生成一個便於用戶調用的class類型的對象。數據結構

驗證

驗證就是對文件格式、元數據、字節碼進行驗證(即語法語義的驗證)、符號引用的驗證，確保Class文件中的字節流不會危害虛擬機的安全。可參考java虛擬機符號引用驗證_深刻了解Java虛擬機---虛擬機類加載機制。app

準備

給靜態變量賦初值0。jdk8以前類的元信息、常量池、靜態變量都是存儲在永久代（方法區），而jdk8以後元空間（方法區）替代了永久代只存儲類的元信息，將常量池和靜態變量轉移至堆內存中。jvm

解析

將符號引用替換成直接引用。解析階段會在初始化以前或以後觸發。ide

一、假如A引用B（具體的實現類），編譯階段編譯A的時候，是沒法知道B是否被編譯的，因此編譯階段B會被符號所代替，這個符號就是B的地址。在解析的時候若是B還沒有加載，就會加載B，此時A中的符號將替換成真正的B的地址，這種稱爲靜態解析，此時的解析是在初始化以前發生。oop
二、若是A引用的是B的抽象方法或者接口。那麼只有在調用A的時候才知道具體的實現類是哪個。此時的解析是發生在初始化以後的，也被成爲動態解析。
三、虛擬機能夠對第一次的解析結果進行緩存，避免解析動做的重複執行。

初始化

類、對象的初始化順序：（靜態變量、靜態代碼塊）>（變量、代碼塊）>構造器。

卸載

java堆中不存在該類的任何實例。
加載該類的ClassLoader已經被回收。
該類對應的java.lang.Class對象沒有任何地方被引用，沒法在任何地方經過反射訪問該類的方法。

下面以簡短的例子來演示初始化的過程。

初始化示例代碼

package com.wangscaler.load;

/** * @author WangScaler * @date 2021/7/28 19:17 */

public class Father {
    private int i = method();
    private static int j = staticMethod();

    static {
        System.out.println("一、父類靜態代碼塊");
    }

    Father() {
        System.out.println("二、父類構造器");
    }

    {
        System.out.println("三、父類代碼塊");
    }

    private int method() {
        System.out.println("四、父類方法");
        return 1;
    }

    private static int staticMethod() {
        System.out.println("五、父類靜態方法");
        return 1;
    }
}

複製代碼

package com.wangscaler.load;

/** * @author WangScaler * @date 2021/7/29 14:15 */

public class Son extends Father {
    private int i = method();
    private static int j = staticMethod();

    static {
        System.out.println("六、子類靜態代碼塊");
    }

    Son() {
        System.out.println("七、子類構造器");
    }

    {
        System.out.println("八、子類代碼塊");
    }

    public int method() {
        System.out.println("九、子類方法");
        return 2;
    }

    private static int staticMethod() {
        System.out.println("十、子類靜態方法");
        return 2;
    }

    public static void main(String[] args) {
     
    }
}

複製代碼

類的初始化

例子如上，咱們執行上述的代碼，main方法裏面什麼都沒有，會有打印產生嗎？

執行結果以下：

五、父類靜態方法
一、父類靜態代碼塊
十、子類靜態方法
六、子類靜態代碼塊
複製代碼

爲何main方法裏面什麼都沒有也會打印呢?

由於

一、main方法所在的類優先加載並初始化，固會加載初始化Son這個類。
二、Son繼承自Father，因此又會優先初始化Father這個類。
三、Father從上依次往下初始化靜態變量和靜態代碼塊。
- 先給靜態變量j賦值，調用靜態方法staticMethod。
- 執行靜態代碼塊，打印一、父類靜態代碼塊
四、Father加載完以後，加載Son，依然是從上往下依次初始化靜態變量和靜態代碼塊
- 給靜態變量j賦值，調用靜態方法staticMethod
- 執行靜態代碼塊，打印六、子類靜態代碼塊

實例初始化

修改main方法，以下:

public static void main(String[] args) {
    Son son = new Son();
}
複製代碼

執行結果以下:

五、父類靜態方法
一、父類靜態代碼塊
十、子類靜態方法
六、子類靜態代碼塊
四、父類方法
三、父類代碼塊
二、父類構造器
九、子類方法
八、子類代碼塊
七、子類構造器
複製代碼

前四個是毋庸置疑的，那麼main方法建立對象(new)時，此時是實例初始化。JVM爲每個類的每個構造方法都建立一個(）方法，用於初始化實例變量，由虛擬機自行調用。

執行方法，首行是super(),因此執行父類的方法。
從上至下執行非靜態變量、非靜態代碼塊
- 初始化非靜態變量i，調用方法method
- 初始化非靜態代碼塊，打印三、父類代碼塊
- 最後執行構造器
執行完父類，繼續執行Son
- 初始化非靜態變量i，調用方法method
- 初始化非靜態代碼塊，打印八、子類代碼塊
- 最後執行構造器

多實例初始化

修改main方法

  public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
        System.out.println("---------------------------wangscaler-----------------------------------");
        Son son1 =new Son();
    }
}
複製代碼

打印以下

五、父類靜態方法
一、父類靜態代碼塊
十、子類靜態方法
六、子類靜態代碼塊
四、父類方法
三、父類代碼塊
二、父類構造器
九、子類方法
八、子類代碼塊
七、子類構造器
------------------------------wangscaler--------------------------------
四、父類方法
三、父類代碼塊
二、父類構造器
九、子類方法
八、子類代碼塊
七、子類構造器
複製代碼

由上能夠看出，多個實例就有多個方法，執行過程同實例初始化，就不過多介紹。

重寫下的初始化

咱們知道final、private修飾的方法和靜態方法不能被子類重寫。因而咱們在實例初始化的代碼狀況下修改Father。

public int method() {
    System.out.println("四、父類方法");
    return 1;
}
複製代碼

固然子類的method上須要添加註解@Override，由於此時的子類變成了重寫父類的method方法。

此次的執行結果是：

五、父類靜態方法
一、父類靜態代碼塊
十、子類靜態方法
六、子類靜態代碼塊
九、子類方法
三、父類代碼塊
二、父類構造器
九、子類方法
八、子類代碼塊
七、子類構造器
複製代碼

與實例初始化狀況不一樣的是，第五個打印語句，爲何呢？

由於在執行父類的方法的時候，當初始化非靜態變量i時，調用方法this.method()，而this指得是正在建立的對象Son，因此執行的是重寫以後的method方法。

初始化總結

遇到new、getstatic、putstatic、或者invokestatic 這4條字節碼指令，進行初始化。使用java.lang.reflect包的方法，對壘進行反射調用的時候，若是沒有初始化，則先觸發初始化。當使用JDK1.7的動態語言支持時，若是一個Java.lang.invoke.MethodHandle實例最後的解析結果REF_getStatic,REF_outStatic,REF_invokeStatic的方法句柄，而且這個方法句柄所對應的類沒有進行過初始化，則須要先觸發其初始化

類的初始化：

main方法所在類優先加載初始化
子類初始化時，優先初始化父類
類的初始化就是執行方法
- 由靜態變量和靜態代碼塊組成。
- 從上至下執行。
- 只執行一次。

實例的初始化：

類建立實例(new）初始化，執行方法
- 的首行是super()，對應父類的方法
- 由非靜態變量、非靜態代碼塊、構造器組成
- 非靜態變量、非靜態代碼塊從上至下依次執行、構造器最後執行
- 有幾個構造器就有幾個方法
重寫的方法
- 子類重寫了父類的方法，那麼在子類中調用的必定是重寫以後的代碼
- 父類中的非靜態的方法默認調用的調用對象是this，this在構造器或者方法中，指的就是正在建立的對象。

注意:如下條件下沒有方法:

沒有初始化語句或靜態初始化語句初始化;

僅包含static、 final修飾的類變量，而且類變量初始化語句是常量表達式;

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