java虚拟机类加载机制

代码编译的结果是从本地机器码转变为字节码，是存储格式发展的一小步，却是编程语言发展的一大步。

1. 概述

      虚拟机类加载机制：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。

  在Java语言里，类型的加载、连接初始化过程都是在程序运行期间完成的，这种策略虽然会令加载时稍微增加一些性能开销，但是会为Java应用程序提供高度的灵活性，Java里天生可以动态扩展的语言特性就是以来运行期动态加载和动态连接这个特点实现的。如：编写一个面向接口的应用程序，可以等到运行时再指定其实际的实现类。

2.类加载机制

  类从被加载到虚拟机内开始使用，到卸载出内存为止，整个生命周期如下图所示，其中：验证、准备和解析三个部分称为连接。

  图中，加载、验证、准备、初始化、卸载这5个阶段的顺序是确定的，类的加载过程必须按照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再“开始”（这里是开始而非进行或完成，是因为这些阶段通常是互相交叉地混合式的进行，通常会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段），为了支持动态绑定或晚期绑定（多态实现的原理）。

  类的加载过程的第一个阶段：加载在虚拟机中并没有强制性的约束，可以交给虚拟机的具体实现自己把握，但是对于初始化阶段，虚拟机严格规定了有且只有5种情况需要立即对类进行初始化（加载验证准备需要在此之前）。

1. 遇到new、getstatic、putstatic和invokstatic 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，生成这四条指令最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象的时候、读取或者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初始化，则需要先触发其父类的初始化；
4. 当虚拟机启动时，用户需要制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；
5. 当使用JDK1.7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REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个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（什么鬼，么看懂...后面再研究）。
   

  除了上述5种场景之外，所有的引用类的方式都不会触发初始化（称为被动引用），下面举例说明何为被动引用

  1.  通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化

  /**   *通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化   **/public class SuperClass {public static int value = 123;static{System.out.println("SuperClass init");}}public class SubClass extends SuperClass{static{System.out.println("SubClass init");}}public class NotInitialization {public static void main(String[] args){System.out.println(SubClass.value);}}

上述输出结果为：

SuperClass init123

  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。假设在SubClass中也出现static int value = 234; 这时会发生什么，子类也进行初始化，输出为234，子类中同名定义把父类中的变量覆盖，调用为子类的字段。

  2.  通过数组来定义类，不会触发此类的初始化

package org.ret.classloading;public class SuperClass {public static int value = 123;static{System.out.println("SuperClass init");}}public class NotInitialization {public static void main(String[] args){SuperClass [] sc = new SuperClass[10];}}

      上述代码无输出，说明并没有触发org.ret.classloading.SuperClass的初始化阶段，但是其实这段代码里触发了另一个名为“[Lorg.ret.classloading.SuperClass”的类的初始化，这是一个由虚拟机自动生成的、直接继承与java.lang.Object的子类，创建动作由字节码指令newarray触发。

    3. 放入常量池中的常量调用不会引发类的初始化

public class SuperClass {public static final int value = 123;static{System.out.println("SuperClass init");}}public class NotInitialization {public static void main(String[] args){System.out.println(SuperClass.value);}}

  上述输出结果为123；并没有SuperClass init，这是因为虽然Java源码中引用了SuperClass类的常量value，但其实在编译阶段通过常量船舶优化，已经将此常量的值存储到了NotInitalization类的常量池中，以后NotInitalization对SuperClass.value的引用都转化为NotInitalization类对自身常量池的引用，也就是说NotInitalization类的class文件中并没有SuperClass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了。

未完待续...