Java底层-类加载子系统(一)

在前一节文章里我们聊到Java虚拟机的实现HotSpot是由三个子系统和两大组件组成，这篇文章是三个子系统中关于类加载子系统的首篇文章，文章的重点是介绍一下类加载。

我们首先看一段代码，思考一下输出的是什么：

public class A {
    protected final static String a = "A";
    static {
        System.out.println("static A");
    }
}
class C {
    static {
        System.out.println("static C");
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(A.a);
    }
}

答案是：

static C
A

我们再看一题，如下：

public class A {
    protected final static String a = "A";
    static {
        System.out.println("static A");
    }
}
public class B extends A {
    static {
        System.out.println("static B");
    }
}
class C {
    static {
        System.out.println("static C");
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(B.a);
    }
}

答案仍然是：

static C
A

不知道大家对于答案是否存在疑问，如果存在疑问不妨继续看下去， 上一节我们提到，当我们创建JVM实例时，我们需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类， 而初始化是类加载的一个环节。

类加载到内存到到卸载出内存的整个生命周期如下：

注:

1.加载是通过类的全限定名来获取二进制字节流，然后将字节流转为方法区的运行时数据结构，最终在内存中生成一个代表该类的Class对象，作为 方法区中该类的各种数据访问入口。

2.验证是确保Class文件的字节流信息符合当前JVM的要求且不会危害虚拟机安全。

3.准备是为类变量分配内存并设置类变量的初始值(初始值通常是零值，final修饰的除外)。

4.解析是将常量池中符号引用转换为直接引用的过程。

5.使用和卸载不属于类加载的过程，初始化是类加载的最后一步。

6.解析动作在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，所以上图是常见的生命周期，并非一定如此

所以在最上面的代码案例中C的main函数作为程序的入口，首先肯定会被加载，验证、准备、

然后初始化。初始化的过程中，就会真正意义上的开始执行类中的Java程序，这个执行指的是 初始化类变量和其他资源(所有的类变量赋值动作和静态语句块)，所以「static C」 会首先被控制台输出出来，然后开始执行main函数，那么为什么第一题的「static A」和 第二题的「static A」以及「static B」没有被输出呢？这就涉及到初始化的触发条件， JVM的规范中规定了只有五种情况才会对类进行初始化

1.遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令时，如果类没有 进行过实例化，则需要先触发其初始化。

2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用时，如果类没有进行过实例化，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过初始化，则需要先触发其父类的初始化

4.虚拟机启动时，用户需指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类

5.当使用JDK 1.7的动态语言支持时候，如果如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例 最后的解析结果是REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄， 且方法句柄对应的类没有进行过实例化，则需要先触发其初始化。

其中1、2、3、4不难理解，情况1通常指的是实例化对象，静态字段或者方法(但是被final修饰、 编译期把结果放入常量池中的静态字段除外)、 情况2使用反射构建对象，情况三是构造器链的原理、情况四我们在上一节已经提及过、 情况5比较复杂一些，由于Java虚拟机层面对动态类型语言的支持一直都有所欠缺， 因此JDK1.7中引入invokedynamic指令实现类型检查的主体过程是在运行期而不是在编译期。

那么到这里其实上面答案就很明显了，第一题是因为虽然main方法执行的A.a调用了A的静态字段，但是由于 a字段是被final修饰，所以不会触发A的初始化，所以静态代码块并不会被执行，第二题同样 如此 B.a 既没有触发B的初始化，也没有达到A初始化的条件，所以static A」以及「static B」没有被输出。

到这里对于类加载有没有一个新的认知呢？关于类加载的全过程，在后面文章会逐一进行描述。