JVM 把描述类的数据从 Class 文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的 Java 类型，这个过程被称作虚拟机的类加载机制。

类的加载过程仅包括下图的前五个过程。

加载

通过一个类的全限定名获取定义此类的二进制字节流；
将这个字节流所代表的的静态存储结构转化为方法区的运行时数据；
在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

链接
链接模块分为三块，即验证、准备、解析

验证
1.目的在于确保Class文件的字节流中包含信息符合当前虚拟机要求，保证被加载类的正确性，不会危害虚拟机自身安全。
2.主要包括四种验证，文件格式验证，源数据验证，字节码验证，符号引用验证。

准备
1.为类变量分配内存并且设置该类变量的默认初始值，即零值；
2.这里不包含用final修饰的static，因为final在编译的时候就会分配了，准备阶段会显式初始化；
3.不会为实例变量分配初始化，类变量会分配在方法区中，而实例变量是会随着对象一起分配到java堆中。

解析
1.将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。
2.事实上，解析操作网晚会伴随着jvm在执行完初始化之后再执行
3.符号引用就是一组符号来描述所引用的目标。符号应用的字面量形式明确定义在《java虚拟机规范》的class文件格式中。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄
4.解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型等。对应常量池中的CONSTANT_Class_info/CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等。

初始化
初始化阶段就是执行类构造器方法<clinit>()的过程
<clinit>()方法不需要定义，是 javac 编译器自动收集类中的所有类变量（static 修饰的变量）的赋值动作和静态代码块中的语句合并而来。
构造器方法 <clinit>()中指令按语句在源文件中出现的顺序执行
<clinit>() 不同于类的构造器<init>()
若该类有父类，JVM会保证子类的 <clinit>()执行前，父类的 <clinit>() 已经执行，由于父类的构造器()先执行，也就意味着父类中定义的静态语句块/静态变量的初始化要优先于子类的静态语句块/静态变量的初始化执行。
虚拟机必须保证一个类的clinit()方法在多线程下被同步加锁
() 与 () 的区别
解释第4点

init is the (or one of the) constructor(s) for the instance, and non-static field initialization.
clinit are the static initialization blocks for the class, and static field initialization.

<init>() 是instance实例构造器，对非静态变量解析初始化，而<clinit>()是class类构造器对静态变量，静态代码块进行初始化。

class X {
   static Log log = LogFactory.getLog(); // <clinit>()
   private int x = 1;   // <init>()
   X(){
      // <init>()
   }
   static {
      // <clinit>()
   }
}

执行顺序

解释第5点


package com.dsh.jvm.classloader;

public class ClinitTest1 {
    static class Father{
        public static int A = 1;
        static {
            A = 2;
        }
    }

    static class Son extends Father{
        public static int B = A;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //加载Father类，其次加载Son类
        System.out.println(Son.B);
    }

}

主动引用和被动使用

类

《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）。

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。

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：
1. 使用 new 关键字实例化对象的时候；
2. 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；
3. 调用一个类型的静态方法的时候；
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；
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；
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；
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；
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。
接口
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<clinit>()类构造器，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。

被动引用举例1

通过子类引用父类静态字段，不会导致子类被初始化

package com.dragon.initilization.reference;

public class SuperClass {
    static {
        System.out.println("SuperClass init!");
    }
    public static int value=1;
}

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}

/*
输出：
SuperClass init!
1
*/

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。

被动引用举例2

通过数组定义，不会触发此类的初始化

package com.dragon.initilization.reference;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        SuperClass[] classes = new SuperClass[10];
    }
}

运行之后发现没有输出「SuperClass init！」，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。

被动引用举例3

通过子类引用父类静态常量字段，不会导致子类被初始化

package com.dragon.initilization.reference;

public class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init!");
    }

    public final static String HELLO = "Hello, world!";
}

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLO);
    }
}

/*
输出：
Hello, world!
*/

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 Test 类的常量池中，以后 Test 对常量ConstClass.HELLO的引用，实际都被转化为 Test 类对自身常量池的引用了。

CS 学习笔记

类加载过程

加载

链接

验证

准备

解析

初始化

() 与 () 的区别

执行顺序

主动引用和被动使用

类

接口

被动引用举例1

被动引用举例2

被动引用举例3

参考