java中类加载和类初始化顺序的示例分析

发布时间：2021-11-23 13:44:56 作者：小新
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小编给大家分享一下java中类加载和类初始化顺序的示例分析，希望大家阅读完这篇文章之后都有所收获，下面让我们一起去探讨吧！

1.对于静态变量，静态代码块，变量，初始化代码块，构造器，他们的依次顺序为，（静态变量，静态代码块）>(变量，初始化代码块)>构造器

存在子类和父类的情况如下：

（1）单个类的执行情况,代码如下：
public class InitOrderTest {
// 静态变量

public static String staticField = "静态变量";

// 变量
public String field = "变量";

// 静态初始化块
static {
    System.out.println(staticField);
    System.out.println("静态初始化块");
}

// 初始化块
{
    System.out.println(field);
    System.out.println("初始化块");
}

// 构造器
public InitOrderTest() {
    System.out.println("构造器");
}

public static void main(String[] args) {
    new InitOrderTest();
}

}
输出如下：

（2）对于继承的情况如下：

class Parent {
// 静态变量
public static String p_StaticField = "父类--静态变量";
protected int i = 1;
protected int j = 8;
// 变量
public String p_Field = "父类--变量";

// 静态初始化块 
static {   
    System.out.println(p_StaticField);   
    System.out.println("父类--静态初始化块");   
}   

// 初始化块 
{   
    System.out.println(p_Field);   
    System.out.println("父类--初始化块");   
}   

// 构造器 
public Parent() {   
    System.out.println("父类--构造器"); 
    System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);
    j = 9;
}

}

public class SubClass extends Parent {

// 静态变量 
public static String s_StaticField = "子类--静态变量";

// 变量 
public String s_Field = "子类--变量";   

// 静态初始化块 
static {   
    System.out.println(s_StaticField);   
    System.out.println("子类--静态初始化块");   
}   
// 初始化块 
{   
    System.out.println(s_Field);   
    System.out.println("子类--初始化块");   
}   

// 构造器 
public SubClass() {   
    System.out.println("子类--构造器"); 
    System.out.println("i=" + i + ",j=" + j);
}   

// 程序入口 
public static void main(String[] args) {
    new SubClass();   
}

}
输出如下：

现在，结果已经不言自明了。子类的静态变量和静态初始化块的初始化是在父类的变量、初始化块和构造器初始化之前就完成了。
静态变量、静态初始化块，变量、初始化块初始化了顺序取决于它们在类中出现的先后顺序。
执行过程分析
(1)访问SubClass.main(),(这是一个static方法)，于是装载器就会为你寻找已经编译的SubClass类的代码（也就是SubClass.class文件）。在装载的过程中，装载器注意到它有一个基类（也就是extends所要表示的意思），于是它再装载基类。不管你创不创建基类对象，这个过程总会发生。如果基类还有基类，那么第二个基类也会被装载，依此类推。

(2)执行根基类的static初始化，然后是下一个派生类的static初始化，依此类推。这个顺序非常重要，因为派生类的“static初始化”有可能要依赖基类成员的正确初始化。

(3)当所有必要的类都已经装载结束，开始执行main()方法体，并用new SubClass（）创建对象。

(4)类SubClass存在父类，则调用父类的构造函数，你可以使用super来指定调用哪个构造函数（也就是Beetle（）构造函数所做的第一件事）。

基类的构造过程以及构造顺序，同派生类的相同。首先基类中各个变量按照字面顺序进行初始化，然后执行基类的构造函数的其余部分。

(5)对子类成员数据按照它们声明的顺序初始化，执行子类构造函数的其余部分。

接下来分析java的类加载机制,在分析类加载机制之前，请看下面一道题：
class Singleton {
private static Singleton singleton = new Singleton();
public static int value1;
public static int value2 = 0;

private Singleton() {
    value1++;
    value2++;
}

public static Singleton getInstance() {
    return singleton;
}

}

class Singleton2 {
public static int value1;
public static int value2 = 0;
private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();

private Singleton2() {
    value1++;
    value2++;
}

public static Singleton2 getInstance2() {
    return singleton2;
}

}

public class TestClassLoader {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.getInstance();
System.out.println("Singleton1 value1:" + singleton.value1);
System.out.println("Singleton1 value2:" + singleton.value2);

    Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance2();
    System.out.println("Singleton2 value1:" + singleton2.value1);
    System.out.println("Singleton2 value2:" + singleton2.value2);
}

}
输出结果如下：

jvm类加载分为5个过程：加载，验证，准备，解析，初始化，使用，卸载，如下所示：

下面来看看加载，验证，准备，解析，初始化这5个过程的具体动作。

1.1 加载
加载主要是将.class文件（并不一定是.class。可以是ZIP包，网络中获取）中的二进制字节流读入到JVM中。
在加载阶段，JVM需要完成3件事：
1）通过类的全限定名获取该类的二进制字节流；
2）将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构；
3）在内存中生成一个该类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。

1.2 连接
1.2.1 验证
验证是连接阶段的第一步，主要确保加载进来的字节流符合JVM规范。
验证阶段会完成以下4个阶段的检验动作：
1）文件格式验证
2）元数据验证(是否符合Java语言规范)
3）字节码验证（确定程序语义合法，符合逻辑）
4）符号引用验证（确保下一步的解析能正常执行）

1.2.2 准备
准备是连接阶段的第二步，主要为静态变量在方法区分配内存，并设置默认初始值。

1.2.3 解析
解析是连接阶段的第三步，是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

1.3 初始化
初始化阶段是类加载过程的最后一步，主要是根据程序中的赋值语句主动为类变量赋值。
注：
1）当有父类且父类为初始化的时候，先去初始化父类；
2）再进行子类初始化语句。

什么时候需要对类进行初始化？
1）使用new该类实例化对象的时候；
2）读取或设置类静态字段的时候（但被final修饰的字段，在编译器时就被放入常量池的静态字段除外static final）；
3）调用类静态方法的时候；
4）使用反射Class.forName(“xxxx”)对类进行反射调用的时候，该类需要初始化；
5）初始化一个类的时候，有父类，先初始化父类（注：1. 接口除外，父接口在调用的时候才会被初始化；2.子类引用父类静态字段，只会引发父类初始化）；
6）被标明为启动类的类（即包含main()方法的类）要初始化；
7）当使用JDK1.7的动态语言支持时，如果一个java.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

以上情况称为对一个类进行主动引用，且有且只要以上几种情况需要对类进行初始化。
再回过头来分析一开始的面试题：
Singleton输出结果：1 0
原因：

1 首先执行main中的Singleton singleton = Singleton.getInstance();
2 类的加载：加载类Singleton
3 类的验证
4 类的准备：为静态变量分配内存，设置默认值。这里为singleton(引用类型)设置为null,value1,value2（基本数据类型）设置默认值0
5 类的初始化（按照赋值语句进行修改）：
执行private static Singleton singleton = new Singleton();
执行Singleton的构造器：value1++;value2++; 此时value1，value2均等于1
执行
public static int value1;
public static int value2 = 0;
此时value1=1，value2=0

Singleton2输出结果：1 1
原因：

1 首先执行main中的Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance2();
2 类的加载：加载类Singleton2
3 类的验证
4 类的准备：为静态变量分配内存，设置默认值。这里为value1,value2（基本数据类型）设置默认值0,singleton2(引用类型)设置为null,
5 类的初始化（按照赋值语句进行修改）：
执行
public static int value2 = 0;
此时value2=0(value1不变，依然是0);
执行
private static Singleton singleton = new Singleton();
执行Singleton2的构造器：value1++;value2++;
此时value1，value2均等于1,即为最后结果

类加载器之间的层次关系如下：

类加载器之间的这种层次关系叫做双亲委派模型。
双亲委派模型要求除了顶层的启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。这里的类加载器之间的父子关系一般不是以继承关系实现的，而是用组合实现的。

双亲委派模型的工作过程
如果一个类接受到类加载请求，他自己不会去加载这个请求，而是将这个类加载请求委派给父类加载器，这样一层一层传送，直到到达启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）。
只有当父类加载器无法加载这个请求时，子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型的代码实现
双亲委派模型的代码实现集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法当中。
1）首先检查类是否被加载，没有则调用父类加载器的loadClass()方法；
2）若父类加载器为空，则默认使用启动类加载器作为父加载器；
3）若父类加载失败，抛出ClassNotFoundException 异常后，再调用自己的findClass() 方法。

loadClass源代码如下：

破坏双亲委派模型
双亲委派模型很好的解决了各个类加载器加载基础类的统一性问题。即越基础的类由越上层的加载器进行加载。
若加载的基础类中需要回调用户代码，而这时顶层的类加载器无法识别这些用户代码，怎么办呢？这时就需要破坏双亲委派模型了。
下面介绍两个例子来讲解破坏双亲委派模型的过程。

JNDI破坏双亲委派模型
JNDI是Java标准服务，它的代码由启动类加载器去加载。但是JNDI需要回调独立厂商实现的代码，而类加载器无法识别这些回调代码（SPI）。
为了解决这个问题，引入了一个线程上下文类加载器。可通过Thread.setContextClassLoader()设置。
利用线程上下文类加载器去加载所需要的SPI代码，即父类加载器请求子类加载器去完成类加载的过程，而破坏了双亲委派模型。

Spring破坏双亲委派模型
Spring要对用户程序进行组织和管理，而用户程序一般放在WEB-INF目录下，由WebAppClassLoader类加载器加载，而Spring由Common类加载器或Shared类加载器加载。
那么Spring是如何访问WEB-INF下的用户程序呢？
使用线程上下文类加载器。 Spring加载类所用的classLoader都是通过Thread.currentThread().getContextClassLoader()获取的。当线程创建时会默认创建一个AppClassLoader类加载器（对应Tomcat中的WebAppclassLoader类加载器）： setContextClassLoader(AppClassLoader)。
利用这个来加载用户程序。即任何一个线程都可通过getContextClassLoader()获取到WebAppclassLoader。

看完了这篇文章，相信你对“java中类加载和类初始化顺序的示例分析”有了一定的了解，如果想了解更多相关知识，欢迎关注亿速云行业资讯频道，感谢各位的阅读！

java中类加载和类初始化顺序的示例分析

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