类的加载机制以及类、对象初始化的详细过程

WangScaler: 一个用心创做的做者。html

声明：才疏学浅，若有错误，恳请指正。java

java类的生命周期包括加载、链接（验证、准备、解析）、初始化、使用、卸载五个阶段。而解析阶段会在初始化以前或以后触发。类的加载不是随着jvm的启动而加载，而是随着使用动态的加载。缓存

接下来咱们首先了解下虚拟机的类加载机制。安全

虚拟机的类加载机制

咱们知道java的优点之一就是跨平台性，为何java能跨平台执行呢？就由于java是运行在java虚拟机jvm上的。那么jvm的类加载机制是怎样的呢？咱们知道java编译以后的文件是class文件，而虚拟机的类加载机制就是把Class文件加载到内存，进行校验，解析和初始化的过程。markdown

加载

加载就是经过类的全限定名来获取到class文件，将文件的二进制字节流转化成方法区的静态数据结构，而后在内存中生成这个类的class对象并在堆中生成一个便于用户调用的class类型的对象。数据结构

验证

验证就是对文件格式、元数据、字节码进行验证(即语法语义的验证)、符号引用的验证，确保Class文件中的字节流不会危害虚拟机的安全。可参考java虚拟机符号引用验证_深刻了解Java虚拟机---虚拟机类加载机制。app

准备

给静态变量赋初值0。jdk8以前类的元信息、常量池、静态变量都是存储在永久代（方法区），而jdk8以后元空间（方法区）替代了永久代只存储类的元信息，将常量池和静态变量转移至堆内存中。jvm

解析

将符号引用替换成直接引用。解析阶段会在初始化以前或以后触发。ide

一、假如A引用B（具体的实现类），编译阶段编译A的时候，是没法知道B是否被编译的，因此编译阶段B会被符号所代替，这个符号就是B的地址。在解析的时候若是B还没有加载，就会加载B，此时A中的符号将替换成真正的B的地址，这种称为静态解析，此时的解析是在初始化以前发生。oop
二、若是A引用的是B的抽象方法或者接口。那么只有在调用A的时候才知道具体的实现类是哪个。此时的解析是发生在初始化以后的，也被成为动态解析。
三、虚拟机能够对第一次的解析结果进行缓存，避免解析动做的重复执行。

初始化

类、对象的初始化顺序：（静态变量、静态代码块）>（变量、代码块）>构造器。

卸载

java堆中不存在该类的任何实例。
加载该类的ClassLoader已经被回收。
该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，没法在任何地方经过反射访问该类的方法。

下面以简短的例子来演示初始化的过程。

初始化示例代码

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、父类静态代码块");
    }

    Father() {
        System.out.println("二、父类构造器");
    }

    {
        System.out.println("三、父类代码块");
    }

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

    private static int staticMethod() {
        System.out.println("五、父类静态方法");
        return 1;
    }
}

复制代码

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、子类静态代码块");
    }

    Son() {
        System.out.println("七、子类构造器");
    }

    {
        System.out.println("八、子类代码块");
    }

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

    private static int staticMethod() {
        System.out.println("十、子类静态方法");
        return 2;
    }

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

复制代码

类的初始化

例子如上，咱们执行上述的代码，main方法里面什么都没有，会有打印产生吗？

执行结果以下：

五、父类静态方法
一、父类静态代码块
十、子类静态方法
六、子类静态代码块
复制代码

为何main方法里面什么都没有也会打印呢?

由于

一、main方法所在的类优先加载并初始化，固会加载初始化Son这个类。
二、Son继承自Father，因此又会优先初始化Father这个类。
三、Father从上依次往下初始化静态变量和静态代码块。
- 先给静态变量j赋值，调用静态方法staticMethod。
- 执行静态代码块，打印一、父类静态代码块
四、Father加载完以后，加载Son，依然是从上往下依次初始化静态变量和静态代码块
- 给静态变量j赋值，调用静态方法staticMethod
- 执行静态代码块，打印六、子类静态代码块

实例初始化

修改main方法，以下:

public static void main(String[] args) {
    Son son = new Son();
}
复制代码

执行结果以下:

五、父类静态方法
一、父类静态代码块
十、子类静态方法
六、子类静态代码块
四、父类方法
三、父类代码块
二、父类构造器
九、子类方法
八、子类代码块
七、子类构造器
复制代码

前四个是毋庸置疑的，那么main方法建立对象(new)时，此时是实例初始化。JVM为每个类的每个构造方法都建立一个(）方法，用于初始化实例变量，由虚拟机自行调用。

执行方法，首行是super(),因此执行父类的方法。
从上至下执行非静态变量、非静态代码块
- 初始化非静态变量i，调用方法method
- 初始化非静态代码块，打印三、父类代码块
- 最后执行构造器
执行完父类，继续执行Son
- 初始化非静态变量i，调用方法method
- 初始化非静态代码块，打印八、子类代码块
- 最后执行构造器

多实例初始化

修改main方法

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

打印以下

五、父类静态方法
一、父类静态代码块
十、子类静态方法
六、子类静态代码块
四、父类方法
三、父类代码块
二、父类构造器
九、子类方法
八、子类代码块
七、子类构造器
------------------------------wangscaler--------------------------------
四、父类方法
三、父类代码块
二、父类构造器
九、子类方法
八、子类代码块
七、子类构造器
复制代码

由上能够看出，多个实例就有多个方法，执行过程同实例初始化，就不过多介绍。

重写下的初始化

咱们知道final、private修饰的方法和静态方法不能被子类重写。因而咱们在实例初始化的代码状况下修改Father。

public int method() {
    System.out.println("四、父类方法");
    return 1;
}
复制代码

固然子类的method上须要添加注解@Override，由于此时的子类变成了重写父类的method方法。

此次的执行结果是：

五、父类静态方法
一、父类静态代码块
十、子类静态方法
六、子类静态代码块
九、子类方法
三、父类代码块
二、父类构造器
九、子类方法
八、子类代码块
七、子类构造器
复制代码

与实例初始化状况不一样的是，第五个打印语句，为何呢？

由于在执行父类的方法的时候，当初始化非静态变量i时，调用方法this.method()，而this指得是正在建立的对象Son，因此执行的是重写以后的method方法。

初始化总结

遇到new、getstatic、putstatic、或者invokestatic 这4条字节码指令，进行初始化。使用java.lang.reflect包的方法，对垒进行反射调用的时候，若是没有初始化，则先触发初始化。当使用JDK1.7的动态语言支持时，若是一个Java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic,REF_outStatic,REF_invokeStatic的方法句柄，而且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则须要先触发其初始化

类的初始化：

main方法所在类优先加载初始化
子类初始化时，优先初始化父类
类的初始化就是执行方法
- 由静态变量和静态代码块组成。
- 从上至下执行。
- 只执行一次。

实例的初始化：

类建立实例(new）初始化，执行方法
- 的首行是super()，对应父类的方法
- 由非静态变量、非静态代码块、构造器组成
- 非静态变量、非静态代码块从上至下依次执行、构造器最后执行
- 有几个构造器就有几个方法
重写的方法
- 子类重写了父类的方法，那么在子类中调用的必定是重写以后的代码
- 父类中的非静态的方法默认调用的调用对象是this，this在构造器或者方法中，指的就是正在建立的对象。

注意:如下条件下没有方法:

没有初始化语句或静态初始化语句初始化;

仅包含static、 final修饰的类变量，而且类变量初始化语句是常量表达式;

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