java JVM 加载类的顺序

JVM 初始化一般初始化一个类：
1>假如这个类还没有被加载和连接，程序先加载并连接该类。
2>假如该类的直接父类还没有被初始化，则先初始化直接父类。
3>假如类中的初始化语句，则执行这些初始化语句。
初始化语句顺序是先执行：代码块，然后执行变量

public class test{
static int i=6;@2
static (){//@1
i=5;
}
}
这里先执行@1然后再执行@2部分

1. Classloader的作用，概括来说就是将编译后的class装载、加载到机器内存中，为了以后的程序的执行提供前提条件。
2. 一段程序引发的思考：
风中叶老师在他的视频中给了我们一段程序，号称是世界上所有的Java程序员都会犯的错误。
诡异代码如下：
Java代码
package test01;        
class Singleton {     
public static Singleton singleton = new Singleton();   
public static int a;        
public static int b = 0;          
private Singleton() {         
super();           
a++;           
b++;        
}  
public static Singleton GetInstence() {
   return singleton;       
}   
}     
public class MyTest {             /**        * @param args        */        public static void main(String[] args) {          
Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();             System.out.println(mysingleton.a);             System.out.println(mysingleton.b);    
    }       
}   
一般不假思索的结论就是，a=1,b=1。给出的原因是：a、b都是静态变量，在构造函数调用的时候已经对a和b都加1了。答案就都是1。但是运行完后答案却是a=1,b=0。

下面我们将代码稍微变一下
Java代码
public static Singleton singleton = new Singleton(); 
public static int a;     public static int b = 0;   
的代码部分替换成
Java代码
public static int a;   
public static int b = 0;  
public static Singleton singleton = new Singleton();   
效果就是刚才预期的a=1,b=1。

为什么呢，这3句无非就是静态变量的声明、初始化，值的变化和声明的顺序还有关系吗?Java不是面向对象的吗?怎么和结构化的语言似地，顺序还有关系。这个就是和Java虚拟机JVM加载类的原理有着直接的关系。
先执行静态代码块，然后再执行变量

1. 类在JVM中的工作原理
要想使用一个Java类为自己工作，必须经过以下几个过程
1)：类加载load：从字节码二进制文件——.class文件将类加载到内存，从而达到类的从硬盘上到内存上的一个迁移，所有的程序必须加载到内存才能工作。将内存中的class放到运行时数据区的方法区内，之后在堆区建立一个java.lang.Class对象，用来封装方法区的数据结构。这个时候就体现出了万事万物皆对象了，干什么事情都得有个对象。就是到了最底层究竟是鸡生蛋，还是蛋生鸡呢?类加载的最终产物就是堆中的一个java.lang.Class对象。
2)：连接：连接又分为以下小步骤
验证：出于安全性的考虑，验证内存中的字节码是否符合JVM的规范，类的结构规范、语义检查、字节码操作是否合法、这个是为了防止用户自己建立一个非法的XX.class文件就进行工作了，或者是JVM版本冲突的问题，比如在JDK6下面编译通过的class(其中包含注解特性的类)，是不能在JDK1.4的JVM下运行的。
准备：将类的静态变量进行分配内存空间、初始化默认值。(对象还没生成呢，所以这个时候没有实例变量什么事情)
解析：把类的符号引用转为直接引用(保留)
3)：类的初始化： 将类的静态变量赋予正确的初始值，这个初始值是开发者自己定义时赋予的初始值，而不是默认值。

2. 类的主动使用与被动使用
以下是视为主动使用一个类，其他情况均视为被动使用!
1)：初学者最为常用的new一个类的实例对象(声明不叫主动使用)
2)：直接调用类的静态方法。
3)：对类的静态变量进行读取、赋值操作的
4)：反射调用一个类的方法。
5)：初始化一个类的子类的时候，父类也相当于被程序主动调用了(如果调用子类的静态变量是从父类继承过来并没有复写的，那么也就相当于只用到了父类的东东，和子类无关，所以这个时候子类不需要进行类初始化)。
6)：直接运行一个main函数入口的类。

所有的JVM实现(不同的厂商有不同的实现，有人就说IBM的实现比Sun的要好……)在首次主动调用类和接口的时候才会初始化他们。

1. 类的加载方式
1)：本地编译好的class中直接加载
2)：网络加载：java.net.URLClassLoader可以加载url指定的类
3)：从jar、zip等等压缩文件加载类，自动解析jar文件找到class文件去加载util类
4)：从java源代码文件动态编译成为class文件
2. 类加载器

JVM自带的默认加载器
1)：根类加载器：bootstrap，由C++编写，所有Java程序无法获得。
2)：扩展类加载器：由Java编写。
3)：系统类、应用类加载器：由Java编写。
用户自定义的类加载器：java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式。每一个类都包含了加载他的ClassLoader的一个引用——getClass().getClassLoader()。如果返回的是null，证明加载他的ClassLoader是根加载器bootstrap。

加载顺序
1. 回顾那个诡异的代码
从入口开始看
Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();
是根据内部类的静态方法要一个Singleton实例。
这个时候就属于主动调用Singleton类了。
之后内存开始加载Singleton类
1)：对Singleton的所有的静态变量分配空间，赋默认的值，所以在这个时候，singleton=null、a=0、b=0。注意b的0是默认值，并不是咱们手工为其赋予的的那个0值。
2)：之后对静态变量赋值，这个时候的赋值就是我们在程序里手工初始化的那个值了。此时singleton = new Singleton();调用了构造方法。构造方法里面a=1、b=1。之后接着顺序往下执行。
3)：
public static int a;       public static int b = 0; 
a没有赋值，保持原状a=1。b被赋值了，b原先的1值被覆盖了，b=0。所以结果就是这么来的。类中的静态块static块也是顺序地从上到下执行的。
2. 编译时常量、非编译时常量的静态变量
如下代码
Java代码
package test01;         class FinalStatic {             public static final int A = 4 + 4;             static {             System.out.println("如果执行了，证明类初始化了……");         }         }         public class MyTest03 {             /**        * @param args        */        public static void main(String[] args) {             System.out.println(FinalStatic.A);         }         }   
结果是只打印出了8，证明类并没有初始化。反编译源码发现class里面的内容是

public static final int A = 8;

也就是说编译器很智能的、在编译的时候自己就能算出4+4是8，是一个固定的数字。没有什么未知的因素在里面。

将代码稍微改一下

public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);
这个时候静态块就执行了，证明类初始化了。在静态final变量在编译时不定的情况下。如果客户程序这个时候访问了该类的静态变量，那就会对类进行初始化，所以尽量静态final变量尽量没什么可因素在里面1，否则性能会有所下降。
1. ClassLoader的剖析
ClassLoader的loadClass方法加载一个类不属于主动调用，不会导致类的初始化。如下代码块
Java代码
ClassLoader classLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();     Class clazz = classLoader.loadClass("test01.ClassDemo");  
并不会让类加载器初始化test01.ClassDemo，因为这不属于主动调用此类。
ClassLoader的关系：
根加载器——》扩展类加载器——》应用类加载器——》用户自定义类加载器
加载类的过程是首先从根加载器开始加载、根加载器加载不了的，由扩展类加载器加载，再加载不了的有应用加载器加载，应用加载器如果还加载不了就由自定义的加载器(一定继承自java.lang. ClassLoader)加载、如果自定义的加载器还加载不了。而且下面已经没有再特殊的类加载器了，就会抛出ClassNotFoundException，表面上异常是类找不到，实际上是class加载失败，更不能创建该类的Class对象。
若一个类能在某一层类加载器成功加载，那么这一层的加载器称为定义类加载器。那么在这层类生成的Class引用返回下一层加载器叫做初始类加载器。因为加载成功后返回一个Class引用给它的服务对象——也就是调用它的类加载器。考虑到安全，父委托加载机制。
ClassLoader加载类的原代码如下
  
初始化系统ClassLoader代码如下

它里面调用了很多native的方法，也就是通过JNI调用底层C++的代码。

当一个类被加载、连接、初始化后，它的生命周期就开始了，当代表该类的Class对象不再被引用、即已经不可触及的时候，Class对象的生命周期结束。那么该类的方法区内的数据也会被卸载，从而结束该类的生命周期。一个类的生命周期取决于它Class对象的生命周期。由Java虚拟机自带的默认加载器(根加载器、扩展加载器、系统加载器)所加载的类在JVM生命周期中始终不被卸载。所以这些类的Class对象(我称其为实例的模板对象)始终能被触及!而由用户自定义的类加载器所加载的类会被卸载掉!

JVM类加载机制
　全盘负责
　　父类委托:所谓父类委托是先让parent(父)类加载器试图加载该Class,只有在父类加载器无法加载该类时才尝试从自己的类路径中加载该类。
　　缓存机制
　　通过反射查看类信息
　　Java程序中获得Class对象通常有如下三种方法：
　　a) 使用Class类的forName()静态方法.该方法需要传入字符串参数,该字符串参数的值是某个类的全限定类名(必须添加完整包名)。
　　b) 调用某个类的class属性来获取该类对应的Class对象。
　　c) 调用某个对象的getClass()方法,该方法是java.lang.Object类中的一个方法,所以所有java对象都可以调用该方法,该方法将会返回该对象所属类对应的Class对象。
　　b方法:代码更安全,程序在编译阶段就可以检查需要访问的Class对象是否存在。
　　程序性能提高,因为这种方法无需调用方法,所以性能更好。
　　一旦获得某个类所对应的Class对象后,就可以调用Class对象的方法来获得该对象和该类的真实信息。
　　getDeclared 与访问级别无关,显式声明的。
　　get 获得所有的但只是public,包括继承的。
　　使用反射生成并操作对象
　　Class对象可以获得该类里包括的方法(由Methode对象表示),构造器(由Constructor对象表示),Field(Field对象表示),这三个类都定义在java.lang.reflect包下,并实现了java.lang.reflect.Member接口,程序可以通过Method对象来执行对应的方法,通过Constructor对象来调用对应的构造器创建对象,能通过Field对象直接访问并修改对象的属性值。
　　通过反射来生成对象有如下两种方式：
　　a) 使用Class对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例,这种方法要求该Class对象的对应类有默认构造器,而执行newInstance()方法时实际上是利用默认构造器来创建该类的实例。
　　b) 先利用Class对象获取指定的Constructor对象,再调用Constructor对象的newInstance()方法来创建该Class对象对应类的实例,通过这种方式可以选择使用某个类的制定构造器来创建实例。
　　实际上只有当程序需要动态地创建该对象时才会考虑使用反射,通常在开发通用性比较广的框架和基础平台时可能会大量使用反射。
　　当获得某个类对应的Class对象后,就可以通过该Class对象的getMethods()方法或者getMethod()方法来获取全部或指定方法----这两个方法的返回值是Method对象数组,或者Method对象。
　　每个Method对象包含一个方法,获得Method对象后,程序就可通过该Method来调用对应方法,在Method里包含一个invoke方法。
　　Obejct invoke(Object obj, Object …args);该方法中的obj是执行该方法的主调,后面的args是执行该方法时传入该方法的实参。
　　当通过Method的invoke方法来调用对应的方法时,Java会要求程序必须有调用该方法的权限,如果程序确实需要调用某个对象的invoke方法,可以先调用Method对象的如下方法：
　　setAccessible(boolean flag):将flag对象的accessible标志设置为指示的Boolean值。
　　true表示该Method在使用时应该取消Java语言访问权限检查。

 

评论

3 楼 guodefu909 2015-11-23  

贴了大堆的材料，证明了你的错误结论。
你的类的主动使用与被动使用，倒是让我涨姿势了，谢谢！

2 楼 guodefu909 2015-11-23  

public class test{
static int i=6;@2
static (){//@1
i=5;
}
}
这里先执行@1然后再执行@2部分

这个明显就不对，你在后面都提到了顺序加载的，
明显是先默认初始化i为0，然后初始化i为6，再执行静态代码块i赋值为5.

1 楼 汤露生 2014-12-18  

public class test{
static int i=6;@2
static (){//@1
i=5;
}
}
这里先执行@1然后再执行@2部分
这个对吗？i都没声明就是使用了？static代码块跟static变量不是顺序执行吗？