【JVM从入门到实战】（四）类的生命周期

什么是类的生命周期

类的生命周期描述了一个类加载、连接、初始化、使用、卸载的整个过程

一个类完整的生命周期如下：

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加载阶段

加载阶段第一步是类加载器根据类的全限定名通过不同的渠道以二进制流的方式获取字节码信息。
程序员可以使用Java代码拓展的不同的渠道。

加载渠道：本地磁盘的字节码文件、程序运行时使用动态代理生成的文件、通过网络传输的类比如早期的Applet技术使用
类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码中的信息保存到方法区中。
类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码中的信息保存到内存的方法区中。生成一个InstanceKlass对象，保存类的所有信息，里边还包含实现特定功能比如多态的信息。

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4、同时，Java虚拟机还会在堆中生成一份与方法区中数据类似的java.lang.Class对象。
作用是在Java代码中去获取类的信息以及存储静态字段的数据（JDK8及之后）。

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对于开发者来说，只需要访问堆中的Class对象而不需要访问方法区中所有信息。这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。

加载阶段 – 查看内存中的对象

推荐使用 JDK自带的hsdb工具查看Java虚拟机内存信息。工具位于JDK安装目录下lib文件夹中的sa-jdi.jar中。
启动命令：java -cp sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB

连接阶段

连接（Linking）阶段的第一个环节是验证，验证的主要目的是检测Java字节码文件是否遵守了《Java虚拟机规范》中的约束。这个阶段一般不需要程序员参与。

主要包含如下四部分，具体详见《Java虚拟机规范》：
1.文件格式验证，比如文件是否以0xCAFEBABE开头，主次版本号是否满足当前Java虚拟机版本要求
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2.元信息验证，例如类必须有父类（super不能为空）。
3.验证程序执行指令的语义，比如方法内的指令执行中跳转到不正确的位置。
4.符号引用验证，例如是否访问了其他类中private的方法等。

连接阶段的第二个环节是准备，准备阶段为静态变量（static）分配内存并设置初始值。
（这里涉及到的内存结构只讨论JDK8及之后的版本）
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准备阶段只会给静态变量赋初始值，每一种基本数据类型和引用数据类型都有其初始值。
final修饰的基本数据类型的静态变量，准备阶段直接会将代码中的值进行赋值。

连接阶段的第三个环节是解析，解析阶段主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用。符号引用就是在字节码文件中使用编号来访问常量池中的内容
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直接引用不再使用编号，而是使用内存中地址进行访问具体的数据

初始化阶段

初始化阶段会执行静态代码块中的代码，并为静态变量赋值。
初始化阶段会执行字节码文件中clinit部分的字节码指令。
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以下几种方式会导致类的初始化：

访问一个类的静态变量或者静态方法，注意变量是final修饰的并且等号右边是常量不会触发初始化。
调用Class.forName(String className)。
new一个该类的对象时。
执行Main方法的当前类

添加-XX:+TraceClassLoading 参数可以打印出加载并初始化的类

一道面试题：
写出下面左边程序的打印结果
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结果：输出结果DACBCB

clinit指令在特定情况下不会出现，比如：如下几种情况是不会进行初始化指令执行的。

无静态代码块且无静态变量赋值语句。
有静态变量的声明，但是没有赋值语句。
静态变量的定义使用final关键字，这类变量会在准备阶段直接进行初始化。

注意：

直接访问父类的静态变量，不会触发子类的初始化。
子类的初始化clinit调用之前，会先调用父类的clinit初始化方法。
数组的创建不会导致数组中元素的类进行初始化
final修饰的变量如果赋值的内容需要执行指令才能得出结果，会执行clinit方法进行初始化

小结

加载：根据类的全限定名把字节码文件的内容加载并转换成合适的数据放入内存中，存放在方法区和堆上
02连接-验证：魔数、版本号等验证，一般不需要程序员关注
02连接-准备：为静态变量分配内存并设置初始值
02连接-解析：将常量池中的符号引用（编号）替换为直接引用（内存地址）
03-初始化：执行静态代码块和静态变量的赋值

几个要点：
1.静态变量的定义使用final关键字，这类变量会在准备阶段直接进行初始化
（除非要执行方法）。
2.直接访问父类的静态变量，不会触发子类的初始化。子类的初始化cinit调用之前，
会先调用父类的cinit初始化方法。
添加-XX:+TraceClassLoading 参数可以打印出加载并初始化的类