類載入與例項化
類載入與例項化
基本步驟
類裝載分為以下 5 個步驟：
- 載入：根據查詢路徑找到相應的 class 檔案然後匯入
- 檢查：檢查載入的 class 檔案的正確性
- 準備：給類中的靜態變數分配記憶體空間
- 解析：虛擬機器將常量池中的符號引用替換成直接引用的過程。符號引用理解為一個標示，而直接引用直接指向記憶體中的地址
- 初始化：對靜態變數和靜態程式碼塊執行初始化工作
載入過程
public class ClassLoadTest { public static int k = 0; public static ClassLoadTest t1 = new ClassLoadTest("t1"); public static ClassLoadTest t2 = new ClassLoadTest("t2"); public static int i = print("i"); public static int n = 99; public int j = print("j"); { print("構造塊"); } static { print("靜態塊"); } public ClassLoadTest(String str) { System.out.println((++k) + ":" + str + " i=" + i + " n=" + n); ++n; ++i; } public static int print(String str) { System.out.println((++k) + ":" + str + " i=" + i + " n=" + n); ++n; return ++i; } public static void main(String[] args) { new ClassLoadTest("ClassLoadTest"); } }
1:j i=0 n=0
2:構造塊 i=1 n=1
3:t1 i=2 n=2
4:j i=3 n=3
5:構造塊 i=4 n=4
6:t2 i=5 n=5
7:i i=6 n=6
8:靜態塊 i=7 n=99
9:j i=8 n=100
10:構造塊 i=9 n=101
11:ClassLoadTest i=10 n=102
示例分析
- 執行 main 時，先載入所在類，宣告靜態變數，並初始化靜態變數執行靜態程式碼塊（按順序執行）
- 初始化到 t1 時，暫停類載入，先例項化，此時 k=0，而 i，n 都未初始化，系統預設值為 0 初始化 j 時， k 自增為 1，i，n 為0，輸出 “1:j i=0 n=0”，n,i 自增為 1 執行程式碼塊，輸出 “2:構造塊 i=1 n=1”，n,i 自增為 2 執行建構函式，輸出 “3:t1 i=2 n=2”，n,i 自增為 3
- 初始化到 t2 時，暫停類載入，先例項化，此時 k=3，i，n 都還未初始化，但已自增為 3 初始化 j 時，k 自增為 4，i，n 未初始化為 3，輸出 “4:j i=3 n=3”，n,i 自增為 4 執行程式碼塊，輸出 “5:構造塊 i=4 n=4”，n,i 自增為 5 執行建構函式，輸出 “6:t2 i=5 n=5”，n,i 自增為 6
- 初始化 i，輸出 “7:i i=6 n=6”，n,i 自增為 7，返回自增後的i賦值給 i
- 初始化 n，賦值 99
- 執行靜態塊，輸出 “8:靜態塊 i=7 n=99”，i 自增為 8，n 自增為 100
類載入過程
載入某類前先載入其父類 載入某類時，先宣告靜態成員變數，初始化為預設值，再初始化靜態成員變數執行靜態程式碼塊 初始化靜態成員變數執行靜態程式碼塊時，是按順序執行（初始化靜態成員變數的本質就是靜態程式碼塊）
在某類載入過程中呼叫了本類例項化過程（如new了本類物件），則會暫停類載入過程先執行例項化過程，執行完畢再回到類載入過程
例項化過程
對某類例項化前，先對其父類進行例項化 例項化某類時，先宣告成員變數，初始化為預設值，再初始化成員變數執行程式碼塊 初始化成員變數執行程式碼塊時，是按順序執行
類的主動與被動使用
- 主動使用場景
- 最為常用的 new 一個類的例項物件
- 直接呼叫類的靜態方法
- 操作該類或介面中宣告的非編譯期常量靜態欄位
- 反射呼叫一個類的方法
- 初始化一個類的子類的時候，父類也相當於被程式主動呼叫了（如果呼叫子類的靜態變數是從父類繼承過並沒有複寫的，那麼也就相當於只用到了父類的東東，和子類無關，所以這個時候子類不需要進行類初始化）
- 直接執行一個main函式入口的類
所有的 JVM 實現，在首次主動使用某類的時候才會載入該類。
- 被動使用場景
- 子類呼叫父類的靜態變數，子類不會被初始化。只有父類被初始化。對於靜態欄位，只有直接定義這個欄位的類才會被初始化
- 通過陣列定義來引用類，不會觸發類的初始化，如
SubClass[] sca = new SubClass[10] - 訪問類的編譯期常量，不會初始化類
編譯期常量
寫到類常量池中的型別是有限的：String 和幾個基本型別
String 值為 null 時，也會寫到類常量池中 使用 new String("xx") 建立字串時，得到的字串不是類常量池中的
對於通過 new 產生一個字串（假設為 ”china” ）時，會先去常量池中查詢是否已經有了 ”china” 物件， 如果沒有則在常量池中建立一個此字串物件，然後堆中再建立一個常量池中此 ”china” 物件的拷貝物件。
變數初始化
- 普通成員變數在宣告時、程式碼塊、構造方法中可以被初始化
- 靜態變數在宣告時、靜態塊中可以被初始化
- 成員變數有預設的初始值
byte:0(8位)
short:0(16位)
int:0(32位)
long:0L(64位)
char:\u0000(16位)，代表NULL
float:0.0F(32位)
double:0.0(64位)
boolean: flase
- 區域性變數宣告以後，java 虛擬機器不會自動的初始化為預設值
因此對於區域性變數，必須先經過顯示的初始化，才能使用。如果編譯器確認一個區域性變數在使用之前可能沒有被初始化，編譯器將報錯
類載入器
分類
graph TB B(Bootstrap ClassLoader)-->E(ExtensionClassLoder) E-->S(Application ClassLoader) S-->U(User-Defined ClassLoder)啟動類載入器，Bootstrap classLoader（jre\lib\rt.jar 包括 java.lang 等核心類庫）
當執行 java 虛擬機器時，這個類載入器被建立，它載入一些基本的 java API，包括 Object 這個類。需要注意的是，這個類載入器是用 C/C++ 實現的
擴充套件類載入器，Extension class loader（jre\lib\ext\ *.jar 等）
這個載入器加載出了基本API之外的一些拓展類，包括一些與安全效能相關的類
應用程式類載入器，Application ClassLoader（classpath 指定內容）
它載入應用程式中的類，也就是在 classpath 中配置的類
User-Defined ClassLoader
開發人員通過拓展 ClassLoader 類定義的自定義載入器，載入程式設計師定義的一些類
功能
負責載入位元組碼檔案，class 檔案在檔案開頭有特定的檔案標示，並且 ClassLoader 負責 class 檔案的載入等，至於它是否可以執行，則由 Execution Engine 決定
主要功能
定位和匯入二進位制 class 檔案
驗證匯入類的正確性
為類分配初始化記憶體
幫助解析符號引用
委派模式
自下而上檢測是否已經載入類
當 JVM 載入一個類的時候，下層的載入器會將任務委託給上一層類載入器，上一層載入檢查它的名稱空間中是否已經載入這個類，如果已經載入，直接使用這個類。如果沒有載入，繼續往上委託直到頂層
由上而下嘗試載入類
檢查完畢沒有載入該類，則按照相反的順序進行載入，如果 Bootstrap 載入器找不到這個類，則往下委託，直到找到類檔案。對於某個特定的類載入器來說，一個 java類 只能被載入一次，也就是說在 java 虛擬機器中，類的完整標識是（classLoader，package，className）
在 java 中任意一個類都是由這個類本身和載入這個類的類載入器來確定這個類在JVM中的唯一性
優點
使得類有了層次的劃分。就拿 java.lang.Object 來說，載入它經過一層層委託最終都由 Bootstrap ClassLoader 去找 jre\lib 中 rt.jar 裡面的 java.lang.Object 並載入到 JVM 中。如果有不法分子自己構造了一個 java.lang.Object，裡面嵌了不好的程式碼，按照雙親委派模型來實現的話，最終載入到 JVM 中的只會是 rt.jar 裡面的東西，也就是說這些核心的基礎類程式碼得到了保護