读书笔记 之 类初始化规定

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,虚拟机规范则是严格规定了有且只有5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4条字节码指令时,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段(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,以及调用一个类的静态方法的时候。

2)使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候,如果类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化。

3)当初始化一个类的时候,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(可以理解为子类初始化时)

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(执行main方法的当前类)。

5)当使用JDK 1.7的动态语言支持时,如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄,并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化,则需要先触发其初始化

对于这5种会触发类进行初始化的场景,虚拟机规范中使用了一个很强烈的限定语:“有且只有”,这5种场景中的行为称为对一个类进行主动引用。除此之外,所有引用类的方式都不会触发初始化,称为被动引用。

下面举3个例子来说明何为被动引用,

/***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**/

package org.fenixsoft.classloading;

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!");

}

}

/***非主动使用类字段演示**/

public class NotInitialization{

public static void main(String[]args){

System.out.println(SubClass.value);

}

}

上述代码运行之后,只会输出“SuperClass init!”,而不会输出“SubClass 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,在虚拟机规范中并未明确规定,这点取决于虚拟机的具体实现。对于Sun HotSpot虚拟机来说,可通过-XX:+TraceClassLoading参数观察到此操作会导致子类的加载。

***被动使用类字段演示二:*通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化**/

package org.fenixsoft.classloading;/

public class NotInitialization{

public static void main(String[]args){

SuperClass[]sca=new SuperClass[10];

}

}

运行之后发现没有输出“SuperClassinit!”,

说明并没有触发类org.fenixsoft.classloading.SuperClass的初始化阶段。但是这段代码里面触发了另外一个名为“[Lorg.fenixsoft.classloading.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org.fenixsoft.classloading.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比C/C++相对安全是因为这个类封装了数组元素的访问方法[1],而C/C++直接翻译为对数组指针的移动。在Java语言中,当检查到发生数组越界时会抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

/***被动使用类字段演示三:*常量在编译阶段会存入调用类的常量池中,本质上并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。**/

package org.fenixsoft.classloading;

public class ConstClass{

static{

System.out.println("ConstClass init!");

}

public static final String HELLOWORLD="hello world";

}

/***非主动使用类字段演示**/

public class NotInitialization{

public static void main(String[]args){

System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);

}

}

上述代码运行之后,也没有输出“ConstClass init!”,这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass类中的常量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”存储到了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。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之后就不存在任何联系

有很多人 把类初始化和 对象实例化搞混,而网上的关于类的初始化讲解有 是那么的晦涩难懂。

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