Java類的加載時機

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必須初始化的四種情況

有四種情況類是必須要進行初始化的，對於這四種情況原文描述如下：

但是對於初始化階段，虛擬機規范則是嚴格規定瞭有且隻有4種情況必須立即對類進行初始化，而加載、驗證、準備自然需要在此之前開始。

  • 1：遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic這4條字節碼指令時，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。生成這4條指令最常見的java代碼場景是：使用new關鍵字實例化對象的時候、讀取或設置一個類的靜態字段（被final修飾、已在編譯期把結果放入常量池的靜態字段除外）的時候，以及調用一個類的靜態方法的時候。
  • 2：使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射調用的時候，如果類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。
  • 3：當初始化一個類的時候，如果發現其父類還沒有進行過初始化，則需要先觸發其父類的初始化。
  • 4：當虛擬機啟動時，用戶需要指定一個要執行的主類（包含main()方法的那個類），虛擬機會先初始化這個主類。

以上四點我們一一用代碼來驗證，第一點裡面說到瞭四種初始化的場景，分別是：

  • ①用new關鍵字實例化對象
  • ②讀取類靜態字段
  • ③設置類的靜態字段
  • ④調用一個類的靜態方法

在驗證之前需要達成一個共識：虛擬機在初始化類時會執行static語句塊中的操作，因此我們可以根據靜態語句塊中的代碼是否執行瞭來判斷類是否加載。為此我創建瞭一個SubClass類

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class SubClass {
    static{
        System.out.println("子類初始化");
    }
    public static int a = 10;

    public static int getA(){
        return a;
    }
}

在main方法中分別執行(每次執行一條)以下四條代碼來模擬上面四個場景

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SubClass subClass = new SubClass();
        System.out.println(SubClass.a);
        SubClass.getA();
        SubClass.a = 30;
    }
}

結果不出所料，輸出結果都包含”子類初始化”,說明以上四種方式確實可以會觸發類的初始化。

接下來看第二點，對類進行反射調用時會觸發類的初始化

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Class.forName("com.test.jvm.classloading.SubClass");
    }
}

以上的反射調用同樣正常輸出瞭”子類初始化”。

第三點如果父類沒有進行初始化，則要先觸發父類的初始化，再創建一個父類，並且讓之前的子類繼承父類

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("父類初始化");
    }
    public static int b = 20;
}
package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class SubClass extends SuperClass {
    static{
        System.out.println("子類初始化");
    }
    public static int a = 10;

    public static int getA(){
        return a;
    }
}

這時我們再次執行上面的main方法裡面的任意一條測試語句，這時發現在原來的輸出”子類初始化”前輸出瞭”父類初始化”，說明瞭兩點：①父類同樣會初始化；②父類會先於子類初始化。

第四點虛擬機會先初始化包含main方法的主類，這時我們在主類中加入靜態代碼塊

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    static {
        System.out.println("初始化主類");
    }
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        SubClass subClass = new SubClass();
    }
}

可以看到輸出結果如下，完全印證瞭第四點。

不主動進行初始化

而對於不會主動進行初始化的情況在該書中也有以下幾種情況

第一種是通過子類類名調用父類靜態代碼（包括靜態方法和靜態變量）不會進行初始化，以下也通過代碼進行說明

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        System.out.println(SubClass.b);
    }
}

輸出如下，可以看到隻初始化瞭父類而沒有初始化子類。

第二種是通過數組來創建對象不會觸發此類的初始化

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        SuperClass[] supers = new SuperClass[10];
    }
}

輸出為空。

第三種是調用final修飾的常量不會觸發類的初始化，為此我在父類中加瞭一個常量

package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("父類初始化");
    }
    public static int b = 20;

    public final static String STATE = "常量";
}
package com.test.jvm.classloading;

/**
 * @author fc
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SuperClass.STATE);
    }
}

可以看到輸出結果隻是打印瞭常量的值，並沒有初始化這個類。

補充

到這裡對於書中描述的類的加載時機都已經用例子說明瞭，接下來展示一個在博主Boblim那看到的一個例子

/**
 * @author fc
 */
class SingleTon {
    private static SingleTon singleTon = new SingleTon();
    public static int count1;
    public static int count2 = 0;

    private SingleTon() {
        count1++;
        count2++;
    }

    public static SingleTon getInstance() {
        return singleTon;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon.getInstance();
        System.out.println("count1=" + SingleTon.count1);
        System.out.println("count2=" + SingleTon.count2);
    }
}

輸出count1=1,count2=0，關於為什麼會輸出這個結果在那篇鏈接的博客已經做瞭詳細的說明，同時這個輸出結果也很好地佐證瞭下面這句話

類構造器<clinit>()方法是由編譯器自動收集類中的所有類變量的賦值動作和靜態語句塊(static塊)中的語句合並產生的，編譯器收集的順序是由語句在源文件中出現的順序所決定的。

正是給類變量賦值時是按照順序進行的，所以上面count2又會被重新賦值為0，才導致這個輸出結果。

以上所述是小編給大傢介紹的Java類的加載時機，希望對大傢有所幫助。在此也非常感謝大傢對WalkonNet網站的支持！

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