Java 类加载器

一、类的生命周期

1. 加载(Loading): 找Class文件
2. 验证(Verification)：验证格式、依赖
3. 准备(Preparation)：静态字段、方法表
4. 解析(Resolution)：符合解析引用
5. 初始化(Initalization)：构造器、静态变量赋值、静态代码块
6. 使用(Using)
7. 卸载(Unloading)

二、类的加载时机

2.1 触发类初始化的六个场景

2.1.1 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。

• 使用new关键字实例化对象的时候。
• 读取或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。

  2.1.2 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。

  2.1.3 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。

  2.1.4 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。

  2.1.5 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。

  2.1.6 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。

以上情况称为称对一个类进行“主动引用”，除此种情况之外，均不会触发类的初始化，称为“被动引用”

2.2 被动引用的例子

2.2.1 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类的初始化

• 父类

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

• 子类

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

• 演示类

  public class NoInitializationWithStaticField {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
    }
  }
  //输出
  SuperClass init!
  123

  所以，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。
  对于是否要触发子类的加载和验证阶段，可以使用以下虚拟机参数观察

  -XX：+TraceClassLoading

  再运行NoInitializationWithStaticField类查看 ```shell [Opened D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.lang.Object from D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.io.Serializable from D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] //… 省略其它加载类 [Loaded cn.hdj.jvm.classloading.SuperClass from file:/D:/IDEA/Java-Learning/target/classes/] //这里可以看到，加载了SubClass [Loaded cn.hdj.jvm.classloading.SubClass from file:/D:/IDEA/Java-Learning/target/classes/] SuperClass init! [Loaded java.net.SocketOptions from D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] 123 [Loaded java.net.SocketImpl from D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] [Loaded java.net.AbstractPlainSocketImpl from D:\software\jabba\jdk\1.8\jre\lib\rt.jar] //… 省略其它加载类

Process finished with exit code 0

<a name="tSh78"></a>
##### 2.2.2 通过数值定义来引用类，不会触发此类的初始化
- 待初始化类
```java
public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
}

• 测试类 ```java public class NoInitializationWithArrayRef { public static void main(String[] args) {

    SuperClass[] sca = new SuperClass[10];

  } }

//输出， 可以发现没有输出SuperClass init!

**注意： **这段代码里面触发了另一个名为“[Lcn.hdj.jvm.classloading.SuperClass”的类的初始化阶段，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cn.hdj.jvm.classloading.SuperClass的一维数组
<a name="yrpUc"></a>
### 
<a name="qcMa0"></a>
#### 2.3 常量在编译阶段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，因此不会触发定义的常量
- 定义常量的类
```java
public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }
    public static String HELLOWROLD="helloworld";
}

• 调用常量的类 ```java public class NoInitializationWithConst { public static void main(String[] args) {

    System.out.println(ConstClass.HELLOWROLD);

  } }

//输出， 注意，这里使用IDEA运行，建议先清除已编译的文件，target文件后再运行 helloworld ``` 这里之所以没有输出”ConstClass init!”， 是因为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NoInitializationWithConst类的常量池中，以后NoInitializationWithConst对常量ConstClass.HELLOWORLD的引用，实际都被转化为NoInitializationWithConst类对自身常量池的引用了。

三、类加载器

3.1 种类

• 启动类加载器（BootstrapClassLoader）
• 扩展类加载器（ExtClassLoader）
• 应用类加载器（AppClassLoader）

3.2

参考

• https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-5.html#jvms-5.5
• 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）》