深入理解JVM(③)虚拟机的类加载时机

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,这个过程被称为虚拟机的类加载机制。

类加载的时机

一个类型从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载除内存为止,它的生命周期将会经历加载(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、解析三个部分统称为连接(Linking)。
类的生命周期如下图:

类的生命周期


其实加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的,类型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,这是为了支持Java语音的运行时绑定特性(也称为动态绑定或晚期绑定)。
在什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段“加载”,《Java虚拟机规则》中并没有进行强制约束,但是对于初始化阶段《Java虚拟机规范》则是严格规定了有且只有以下六种情况必须立即对类进行“初始化”。

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。
涉及到这四条指令的典型场景有:

使用new关键字实例化对的时候。

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。

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。

当初始化类型的时候,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JDK7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JDK8新加入的默认方法(被default关键字修饰的接口方法)时,如果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。
除了以上的这个六种场景外,所有引用类型的方式都不会触发初始化,称为被动引用。
下面来看一下哪些是被动引用:

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