虚拟机的类加载机制

什么是类加载机制

Java虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。
Java的类型加载、连接和初始化过程都是在运行期间完成的

类加载的时机

一个类型从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载为止，它的整个生命周期会经历以下七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称为连接。

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其中加载、验证、准备、初始化、卸载是确定的
解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后在开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定特性。这不是按部就班的开始，这些阶段通常都是互相交叉地混合进行，会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段。

Java虚拟机严格规定了只有六种情况必须对类进行“初始化”：

而加载、验证、准备自然而然在前进行，其中加载在《Java虚拟机规范》中没有进行强制性约束

遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码时，如果类型没有进行初始化，则需要先触发其初始化阶段。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有：
- 使用new关键字实例化对象
- 读取或者设置一个类型的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候
- 调用一个类型的静态方法的时候
使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候，如果类型没有进行初始化，则需要触发其初始化。
当初始化类的时候，如果发现父类还没有进行过初始化，则需要先触发父类的初始化
当虚拟机启动时，用户需要指定一个执行主类（例如main()方法），虚拟机会优先初始化这个主类。
使用JDK 7新的动态语言支持时，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。

以上六种触发类型的场景，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

被动引用的例子

通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化

package org.fenixsoft.classloading; 
/** 
* 被动使用类字段演示一： 
* 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化 
**/
public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }

    public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("SubClass init!");
    }
} 

public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}

执行结果：SuperClass init！
因为只有父类才会被初始化，子类是否要被初始化，这需要看虚拟机的具体实现时怎样的

通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化

 public class ConstClass {
     static {
         System.out.println("ConstClass init!");
     }

     public static final String HELLOWORLD = "hello world";
 }
public class NotInitialization {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
    }
}

输出结果：hello world

没有输出“ConstClass init！”，因为ConstClass类的常量HELLOWORLD，但其实在编译阶段通过常量传播优化，已经将此常量的值“hello world”直接存储在NotInitialization类的常量池中，以后NotInitialization对常量 ConstClass.HELLOWORLD的引用，实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。

就是说NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口，这两个类编译成Class文件后就已不存在任何联系。

接口的加载过程与类加载过程稍有不同：

接口：

接口中不能使用“static{}”语句块，而类可以
初始化的时候，并不要求父类接口完全初始化，只有真正用到父类接口的时候（如引用接口定义的常量），才会初始化