类加载

Java虚拟机把描述类的数据从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，这就是虚拟机的加载机制。

   类从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了：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、准备和解析三个部分统称为连接（Linking），这七个阶段，加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这个顺序来按部就班地开始，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化阶段后再开始。

    类的生命周期的每一个阶段通常都是互相交叉混合式进行的，通常会在一个阶段执行的过程中调用或激活另外一个阶段。

    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、准备阶段则必需在此之前开始），这四种情况归类如下：

    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。

    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，则需要触发父类的初始化。

    4.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。

    下面通过三个实例来说明被动引用：

示例一

父类SuperClass.java 

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

public class NotInitialization {  

    public static void main(String[] args) {  

        System.out.println(SubClass.value);  

    }  

}  

输出结果：

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。

   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。

 

总结：

1.对于final类型的静态变量，如果在编译时就能计算出变量的取值，那么这种变量被看做编译时常量,就是在编译的时候替换成常量。Java程序中对类的编译时常量的使用，被看做是对类的被动使用，不会导致类的初始化。你第二个例子random在编译时不能确定取值,所以触发类的初始化

2.Java虚拟机只有在程序首次主动使用一个类或接口时才会初始化它。
只有六种活动被看做是程序对类或接口的主动使用：
（1）创建一个类的实例。创建类的实例的途径包括：用new语句创建实例，或者通过反射、克隆及反序列化手段来创建实例。
（2）调用类的静态方法。
（3）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值。
（4）调用Java API中某些反射方法，比如调用Class.forName("Worker")方法，假如Worker类还没有被初始化，那么forName()方法就会初始化Worker类，然后返回代表这个Worker类的Class实例。forName()方法是java.lang.Class类的静态方法。
（5）初始化一个类的子类。例如对Sub类的初始化，可看做是对它父类Base类的主动使用，因此会先初始化Base类。
（6）Java虚拟机启动时被标明为启动类的类。例如对于“java Sample"命令，Sample类就是启动类，Java虚拟机会先初始化它。
除了上述6中情况，其他使用Java类的方式都被看作是被动使用，都不会导致类的初始化。

3 类加载过程:
（1）加载：查找并加载类的二进制数据。
（2）连接：包括验证、准备和解析类的二进制数据。
①验证：确保被加载类的正确性。
②准备：为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。
③解析：把类中的符号引用转换为直接引用。
（3）初始化：给类的静态变量赋予正确的初始值。