Java 引用類型

Java 中的引用類型細分為四種：類，接口，數組類和泛型參數。

因為泛型參數會在編譯過程中被擦除，所以 Java 虛擬機實際上只有前三種。數組類是由 Java 虛擬機直接生成的，其他兩種則有對應的字節流。

無論是數組類還是其他兩種類型，Java 虛擬機都需要對其進行鏈接和初始化。

加載

加載就是查找字節流，然後據此創建類的過程。數組類由 Java 虛擬機直接生成，其他類則需要 Java 虛擬機借助類加載器來完成查找字節流的過程。

類加載器有很多種，除了啟動類加載器以外，其他的類加載器都是 java.lang.ClassLoader 的子類，因此有對應的 Java 對象。這些類加載器都需要先由其他類加載器比如說啟動類加載器加載到 Java 虛擬機中，方能執行類加載。

雙親委派機制：每當一個類加載器接收到加載請求時，它會先將請求轉發給父類加載器。如果父類加載器沒有找到所請求的類的情況下，該類加載器才會嘗試去加載。

在 Java 9 之前，啟動類加載器負責加載最基礎最重要的類。除了啟動類加載器之外，還有擴展類加載器和應用類加載器，均由 Java 核心類庫提供。

擴展類加載器的父類加載器是啟動類加載器。它負責加載相對次要但通用的類。

應用類加載器的父類加載器是擴展類加載器。它負責加載應用程序路徑下的類。

Java 9 中擴展類加載器被改名為平臺類加載器。Java SE 中除了少數幾個關鍵模塊是由啟動類加載器加載之外，其他模塊均由平臺類加載器所加載。

在 Java 虛擬機中，類的唯一性是由類加載器實例以及類的全名一同確定的。

鏈接

鏈接是指將創建成的類合並至 Java 虛擬機中，使之能夠執行的過程。它可以分為：驗證，準備和解析三個階段。

驗證階段：確保加載類能夠滿足 Java 虛擬機的約束條件。通常情況下，Java 編譯器生成的類文件必然滿足 Java 虛擬機的約束條件。（除了字節碼註入）

準備階段：為被加載類的靜態字段分配內存，初始化則會在初始化階段進行。部分 Java 虛擬機還會在此階段構造其他跟類層次相關的數據結構，比如說用來實現虛方法的動態綁定的方法表。

在 class 文件被加載至 Java 虛擬機之前，這個類無法知道其他類以及其方法和字段所對應的具體地址，甚至不知道自己方法和字段的地址。當需要引用這些成員時，Java 編譯器會生成一個符號引用，在運行階段這些符號引用會定位到具體目標上。

解析階段就是將這些符號引用解析成為實際引用。

Java 虛擬機規定：如果某些字節碼使用了符號引用，那麽在執行這些字節碼之前，需要完成對這些符號引用的解析。也就是說，在鏈接過程中不要求一定解析完成。

初始化

在 Java 代碼中，初始化一個靜態字段，可以聲明時賦值，也可以在靜態代碼塊中賦值。

如果被賦值的靜態字段被 final 修飾，並且它是基本類型或者字符串時，那麽該字段便會被 Java 編譯器標記成常量值，其初始化直接由 Java 虛擬機完成。除此之外的直接復制操作每一集靜態代碼塊中的代碼，都會被 Java 編譯器置於同一方法中，命名為

類的初始化，就是為標記常量的字段賦值，以及執行

舉例一下情況會觸發類的初始化：
1：虛擬機啟動時，初始化用戶指定的主類。
2：遇到 new 指令時，初始化 new 指令的目標類。
3：當遇到調用靜態方法的指令時，初始化該靜態方法所在的類。
4：當遇到訪問靜態字段的指令時，初始化該靜態方法所在的類。
5：子類的初始化會觸發父類的初始化。
6：如果一個接口定義了 default 方法，那麽實現該接口的類初始化時，會觸發接口的初始化。
7：使用反射 API 對某個類進行反射調用時，初始化該類。

問答

Q：新建類，和新建類的數組，初始化過程

新建類的時候，需要加載，鏈接和初始化。新建類的數組的時候，由於並沒有使用類，所以只需要加載該類。如果需要使用該類了，在執行類的鏈接和初始化。

Q：類的初始化和實例的初始化區別，初始化後的類存儲在什麽地方

類的初始化只有一次，通過類的加載鏈接生成對應的數據結構，存儲在元空間。實例的初始化可以有多次。

Q：類中的靜態字段，如果沒有被 JVM 標記為常量，那麽如何分配內存

加載類的過程，都會分配內存，只是初始化的時候不一樣：一個是在 JVM 中直接復制，一個是在 clinit 方法中復制。

Q clinit 執行時的鎖，是什麽鎖，跟 synchronized 一樣嗎

clinit 執行時的鎖是虛擬機內部鎖，和 synchronized 不一樣。

總結

本文創作靈感來源於 極客時間 鄭雨迪老師的《深入拆解 Java 虛擬機》課程，通過課後反思以及借鑒各位學友的發言總結，現整理出自己的知識架構，以便日後溫故知新，查漏補缺。

關註本人公眾號，第一時間獲取最新文章發布，每日更新一篇技術文章。

03 Java 虛擬機是如何加載 Java 類的