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，这就是虚拟机的类加载机制。

1、类加载的时机

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（Verfication）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化（Initialization）、使用（using）和卸载（Unloading）七个阶段，其中加载、验证、准备三部分称为连接阶段。

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种顺序按部就班的开始，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，这是为了支持java语言的运行时绑定（也称动态绑定），按部就班的开始，而不是按部就班的进行或完成，因为这些阶段通常都是互相交叉的混合式进行的，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。

什么情况下要开始类加载过程的第一个阶段：加载。虚拟机规范中并没有进行强制约束，这点可以交个虚拟机的具体实现来自由把握。但对于初始化阶段，虚拟机规范则是严格规定有且只有四种情况必须对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然要在此之前开始）。

（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，则要先触发其初始化、生成这4条指令的最常见的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包的方法对类进行发射调用的时候，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，用于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、

对于这四种会触发类进行初始化的场景，虚拟机规范中使用了一个强烈的限定语：有且只有，这四种场景中的行为称为对一个类进行主动引用，除此之外所有引用类的方式，都不会触发初始化，称为被动引用。

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

//被动使用类字段演示

//通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化class SubClass extends SuperClass{    static {        System.out.println("subClass init");    }}

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

上面输出结果是“SuperClass init”,而不是“SubClass init”，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。至于是否要触发子类的加载和验证，虚拟机规范中并未明确规定，这取决于虚拟机的具体实现。

当上面代码改为

 
public class NotInitialization {        public static void main(String[] args) {
//被动使用类字段，通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化          SuperClass[] sca = new SuperClass[10];        }}

发现并没有任何输出，说明并没有触发类SuperClass的初始化阶段。

public class ConstClass {    /**     * 被动使用类字段     * 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     */    static {        System.out.println("ConstClass init");    }    public static final String HELLOWORLD = "helloWorld";

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

上述代码也没有输出“ConstClassinit”，这是因为虽然在java源码中引用了ConstClass 类中的常量HELLOWORLD，但是编译阶段将此常量的值“hello world”存储到了NOTinitalization类的常量池中，对常量ConstClass.HELLOWORLD的引用实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了，也就是说实际上NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass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。

接口的加载过程和类加载过程稍有一些不同，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，上面代码用静态块static{}来输出初始化信息，而接口中不能使用static{}，但编译器扔会为接口生成<clinit>()类构造器，用于初始化接口中所定语的成员变量，接口与类真正有所区别是前面讲述的四种“有且仅有”需要开始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，并不要求其父类接口全部都完成了初始化，只有真正使用到了父接口的时候（如引用接口中定义的常量）才会初始化、。