JDK15类的后半生:准备、解析、初始化、卸载过程详解

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准备

两个目标：

• 为已在方法区中的类的 static变量 分配内存
• 为 static变量 设置初始值，不同数据类型初始默认值如下：

案例

public static final int value = 123; 

准备阶段后 value 的值为 0，而非 123，初始化后才为 123。

但若是被final修饰，若有初始值，则在编译阶段就会将初始值存入constantValue属性中，在准备阶段就将constantValue的值赋给该字段(此处将value赋为123)。

解析

把常量池中的符号引用转换成直接引用。

• 符号引用

一组无歧义的符号来描述所引用的目标，与JVM的实现无关

• 直接引用

直接指向目标的指针、相对偏移量、或是能间接定位到目标的句柄，和JVM实现相关

主要针对：类、接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄、调用点限定符。

初始化

真正开始执行类中定义的Java程序代码(或是字节码)。

类的初始化就是为类的static变量赋初始值，初始化阶段就是执行类构造器的过程。

• 若类尚未被加载和链接，就先执行之
• 若类存在父类，且父类未被初始化，就先初始化父类
• 若类中存在初始化语句，就依次执行这些语句

若是接口

• 初始化一个类时，并不会先初始化它实现的接口
• 初始化一个接口时，并不会初始化它的父接口。只有当程序首次使用接口里的变量或调用接口方法时，才会导致接口的初始化

调用Classloader类的loadClass方法来装载一个类，并不会初始化这个类，不属于对类的主动使用

clinit()方法由编译器自动产生，收集类中static代码块中的类变量赋值语句和类中static变量的赋值语句：

在准备阶段，类中static变量已完成默认初始化

而在初始化阶段，clinit()方法对static变量进行显式初始化

类的初始化时机

Java程序对类的使用方式分为：

• 主动使用
• 被动使用

JVM必须在每个类或接口“首次主动使用”时才初始化它们，被动使用类不会导致类的初始化。

主动使用的场景

• 创建类实例
• 访问某个类或接口的静态变量 如果是 final 常量，而常量在编译阶段就会在常量池，没有引用到定义该常量的类，因此不会触发定义该常量类的初始化
• 调用类的静态方法
• 反射某个类
• 初始化某个类的子类，而父类还没有初始化
• JVM启动的时候运行的主类(等于第三条)
• 定义了 default 方法的接口，当接口实现类初始化时

FAQ

• clinit()方法是IDE自动收集类中所有类变量的赋值动作和static语句块中的语句合并产生的，IDE收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序所决定
• static代码块只能访问到出现在static代码块之前的变量，定义在它之后的变量，在前面的static语句块可赋值，但不能访问

public class Test { 
    static { 
        i = 0; 
        System.out.println(i); //编译失败:"非法向前引用" 
    } 
    static int i = 1; 
} 

• 实例构造器init()需显式调用父类构造器，而类的clinit()无需调用父类的类构造器。JVM会确保子类的clinit()方法执行前，已执行完毕父类的clinit()。
• 因此在JVM中第一个被执行的clinit()方法的类肯定是java.lang.Object。
• 若一个类/接口无static代码块，也无 static成员变量的赋值操作，则编译器不会为此类生成clinit()方法。
• 接口也需通过clinit()方法为接口中定义的static成员变量显式初始化。
• 接口中不能使用static代码块，但仍有变量初始化的赋值操作，因此接口与类一样都会生成clinit()方法。区别在于：执行接口的clinit()方法无需先执行父接口的clinit()方法，只有当父接口中的static成员变量被使用到时才会执行父接口的clinit()方法。
• JVM会保证在多线程环境中一个类的clinit()方法被正确加锁同步。当多条线程同时初始化一个类时，只会有一个线程去执行该类的clinit()方法，其它线程都被阻塞等待，直到活动线程执行clinit()方法完。

其他线程虽会被阻塞，只要有一个clinit()方法执行完，其它线程唤醒后不会再进入clinit()方法。同一个类加载器下，一个类型只会初始化一次。

类的卸载

当代表一个类的Class对象不再被引用，那么Class对象的生命周期就结束了，对应的在方法区中的数据也会被卸载。Jvm自带的类加载器装载的类,是不会卸载的，由用户自定义的类加载器加载的类是可以卸载的。