v类加载的时机

一个类型从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期将会经历加载 （Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化 （Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称 为连接（Linking）。如下图：

如上图，加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类型的加载过程必须按 照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始， 这是为了支持Java语言的运行时绑定特性（也称为动态绑定或晚期绑定）。请注意，这里笔者写的是 按部就班地“开始”，而不是按部就班地“进行”或按部就班地“完成”，强调这点是因为这些阶段通常都 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。

关于在什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段“加载”，《Java虚拟机规范》中并没有进行 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）：

(1)遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic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。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有：

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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_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。

(6)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。

对于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。下面举三个例子来说明何为被动引用，分别见代码清单7-1、代 码清单7-2和代码清单7-3。

代码清单7-1 被动引用的例子之一

上述代码运行之后，只会输出“Super-Class init.”，而不会输出“Node-class init.”。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。至于是否要触发子类的加载和验证阶段，在《Java虚拟机规 范》中并未明确规定，所以这点取决于虚拟机的具体实现。对于HotSpot虚拟机来说，可通过-XX： +TraceClassLoading参数观察到此操作是会导致子类加载的。

代码清单7-2 被动引用的例子之二

这段代码复用了代码清单7-1中的SuperClass，运行之后发现没有输出“Super-Class init.”，说明并没有触发类com.toutou.sample.book.SuperClass的初始化阶段。但是这段代码里面触发了 另一个名为“[com.toutou.sample.book.SuperClass”的类的初始化阶段，对于用户代码来说，这并不是 一个合法的类型名称，它是一个由虚拟机自动生成的、直接继承于java.lang.Object的子类，创建动作由 字节码指令newarray触发。

这个类代表了一个元素类型为com.toutou.sample.book.SuperClass的一维数组，数组中应有的属性 和方法（用户可直接使用的只有被修饰为public的length属性和clone()方法）都实现在这个类里。Java语 言中对数组的访问要比C/C++相对安全，很大程度上就是因为这个类包装了数组元素的访问[1]，而 C/C++中则是直接翻译为对数组指针的移动。在Java语言里，当检查到发生数组越界时会抛出 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常，避免了直接造成非法内存访问。

代码清单7-3 被动引用的例子之三

上述代码运行之后，也没有输出“Const-Class init.”，这是因为虽然在Java源码中确实引用了ConstClass类的常量HELLO，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.HELLO 的引用，实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。也就是 说，实际上NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口，这两个类在编译成 Class文件后就已不存在任何联系了。

接口的加载过程与类加载过程稍有不同，针对接口需要做一些特殊说明：接口也有初始化过程， 这点与类是一致的，上面的代码都是用静态语句块“static{}”来输出初始化信息的，而接口中不能使 用“static{}”语句块，但编译器仍然会为接口生成“()”类构造器[2]，用于初始化接口中所定义的 成员变量。接口与类真正有所区别的是前面讲述的六种“有且仅有”需要触发初始化场景中的第三种： 当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化过了，但是一个接口在初始化时，并不要求其父 接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候（如引用接口中定义的常量）才会初始 化。