Java初始化发生时机

Java初始化的时机

Java虚拟机规范没有强制性约束在什么时候开始类加载过程,但是对于初始化阶段,虚拟机规范则严格规定了有且只有四种情况必需立即对类进行“初始化”(而加载、验证、准备、连接阶段则必需在此之前开始)

黑马的JVM课程中提到过[3],具体见笔记

初始化发生时机

类的初始化的懒惰的,以下情况会初始化

  • main 方法所在的类,总会被首先初始化
  • 首次访问这个类的静态变量或静态方法时
  • 子类初始化,如果父类还没初始化,会引发
  • 子类访问父类的静态变量,只会触发父类的初始化
  • Class.forName
  • new 会导致初始化

以下情况不会初始化

  • 访问类的 static final 静态常量(基本类型和字符串)
  • 类对象.class 不会触发初始化
  • 创建该类对象的数组
  • 类加载器的.loadClass方法
  • Class.forNamed的参数2为false时

验证类是否被初始化,可以看改类的静态代码块是否被执行

1. 四种情况归类

  • 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条指令最常见的Java代码场景是:使用new关键字实例化对象时、读取或者设置一个类的静态字段(被final修饰、已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外)时、以及调用一个类的静态方法的时候。

  • 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。

  • 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,则需要触发父类的初始化。

  • 当虚拟机启动时,用户需要指定一个执行的主类(包含main()方法的类),虚拟机会先初始化这个类。

对于这四种触发类进行初始化的场景,在java虚拟机规范中限定了“有且只有”这四种场景会触发。这四种场景的行为称为对类的主动引用,除此以外的所有引用类的方式都不会触发类的初始化,称为被动引用。

2. 三个实例说明被动引用

  • 示例一
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// 父类SuperClass.java 
/**
* ClassName:SuperClass <br/>
* Function: 被动使用类:通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类初始化. <br/>
*/
public class SuperClass {
static{
System.out.println("SuperClass init!");
}
public static int value = 123;
}

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

// 主类NotInitialization.java
/**
* ClassName:NotInitialization <br/>
* Function: 非主动使用类字段演示. <br/>
*/
public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(SubClass.value);
}
}


输出结果:
Txt代码 收藏代码
SuperClass init!
123

由结果可以看出只输出了“SuperClass init!”,没有输出“SubClass init!”。这是因为对于静态字段,只有直接定义该字段的类才会被初始化,因此当我们通过子类来引用父类中定义的静态字段时,只会触发父类的初始化,而不会触发子类的初始化。

  • 示例二
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// 父类SuperClass.java如上一个示例一样

// 主类NotInitialization.java
/**
* ClassName:NotInitialization <br/>
* Function: 通过数组定义来引用类,不会触发此类的初始化. <br/>
*/
public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
SuperClass[] scs = new SuperClass[10];
}
}

输出结果为空

没有输出“SuperClass init!”说明没有触发类com.chenzhou.classloading.SuperClass的初始化阶段,但是这段代码会触发“[Lcom.chenzhou.classloading.SuperClass”类的初始化阶段。这个类是由虚拟机自动生成的,该创建动作由newarray触发。

  • 示例三
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// 常量类ConstClass.java
/**
* ClassName:ConstClass <br/>
* Function: 常量在编译阶段会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,因此不会触发定义常量的类的初始化. <br/>
*/
public class ConstClass {
static{
System.out.println("ConstClass init!");
}

public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}

// 主类NotInitialization.java
/**
* ClassName:NotInitialization <br/>
* Function: 非主动实用类字段演示. <br/>
*/
public class NotInitialization {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
}
}

输出:
hello world

上面的示例代码运行后也没有输出“SuperClass init!”,这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass类中的常量HELLOWORLD,但是在编译阶段将此常量的值“hello world”存储到了NotInitialization类的常量池中,对于常量ConstClass.HELLOWORLD的引用实际上都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。实际上NotInitialization的Class文件之中已经不存在ConstClass类的符号引用入口了。

3. 接口加载

接口的加载过程与类加载的区别在于上面提到的四种场景中的第三种,当类在初始化时要求其父类都已经初始化过了,但是一个接口在初始化时,并不要求其父类都完成了初始化,只有在真正用到父类接口的时候(如引用父接口的常量)才会初始化。

参考资料