小米二面:JVM 触发类加载的条件有哪些?

类加载生命周期

类加载的生命周期包括:加载(Loading)链接(Linking) 和 初始化(Initialization)。而其中,初始化阶段是决定类是否被真正加载的关键。

JVM 在什么时候启动类加载过程呢?

主要分为主动引用被动引用两种情况。我们分别看看这两种情况在什么条件下会触发类加载。

主动引用

主动引用是指程序显式地使用某个类,从而触发类的加载和初始化。根据《Java 虚拟机规范》,以下六种情况会触发类的主动引用,也就是触发类加载的条件!

1. 创建类的实例

当你使用 new 关键字创建一个类的实例时,JVM 会立即加载并初始化该类。

// 触发 MyClass 的加载和初始化
MyClass obj = new MyClass();  

初始化流程

  1. 分配内存给 MyClass 的实例对象。

  2. 加载 MyClass 类的字节码,并执行静态代码块和静态变量赋值操作。

2. 访问类的静态字段或静态方法

访问类的静态字段或静态方法时,也会触发类的加载和初始化。

// 触发 MyClass 的加载
System.out.println(MyClass.staticVar);  
// 触发 MyClass 的加载
MyClass.staticMethod();                

常量不会触发类加载:如果静态字段是 final 修饰的常量,它在编译期已存入常量池,因此不会触发类加载。

System.out.println(MyClass.FINAL_CONSTANT);  // 不触发类加载

3. 反射

通过反射调用类时,也会触发类加载。

Class<?> clazz = Class.forName("com.example.MyClass");  // 触发 MyClass 的加载

4. 初始化类的子类时,先初始化父类

当初始化一个类时,如果它的父类尚未初始化,JVM 会先初始化父类。

public class Parent {static {System.out.println("父类初始化");}
}public class Child extends Parent {static {System.out.println("子类初始化");}
}// 先输出"父类初始化",再输出"子类初始化"
Child obj = new Child();  

5. 拟机启动时,初始化 main 方法所在的类

虚拟机启动时,main 方法所在的类是程序的入口类,会被优先加载和初始化。

public static void main(String[] args) {System.out.println("主类加载");
}

6. 动态语言支持

在 Java 7 引入的 java.lang.invoke 包中,当 MethodHandle 最终指向的类需要初始化时,也会触发类的加载。

MethodHandle handle = MethodHandles.lookup().findStatic(MyClass.class, "staticMethod", MethodType.methodType(void.class));
handle.invoke();  // 可能触发 MyClass 的加载

被动引用:不触发类加载

与主动引用相对,被动引用是指访问类的某些特性时不会触发类的加载和初始化。以下是几种典型的被动引用场景。

1. 通过子类引用父类的静态字段

如果子类只引用父类的静态字段,JVM 只会初始化父类,而不会初始化子类。

示例

// 只触发 Parent 的加载,不触发 Child 的加载
System.out.println(Child.staticVar);  

2. 访问编译期常量

访问 final 修饰的编译期常量,不会触发类的加载。

// 不触发 MyClass 的加载
System.out.println(MyClass.FINAL_CONSTANT);  

3. 通过数组定义类引用

通过数组引用一个类,不会触发该类的加载。

// 不触发 MyClass 的加载
MyClass[] array = new MyClass[10];  

码哥,为什么需要关注类加载的时机?

  1. 避免类的过早加载:过早加载可能导致不必要的内存消耗,尤其在大型应用中。

  2. 延迟加载(Lazy Loading):通过延迟加载,可以在真正需要时才加载类,减少启动时间。

  3. 减少类加载冲突:在模块化或插件化的应用中,合理安排类加载顺序有助于避免类冲突和类加载死锁问题。

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