類的生命週期

一個類從載入進記憶體到卸載出記憶體為止，一共經歷7個階段：
載入——>驗證——>準備——>解析——>初始化——>使用——>解除安裝

其中，類載入包括5個階段：
載入——>驗證——>準備——>解析——>初始化

在類載入的過程中，以下3個過程稱為連線：
驗證——>準備——>解析

因此，JVM的類載入過程也可以概括為3個過程：
載入——>連線——>初始化

C/C++在執行前需要完成預處理、編譯、彙編、連結；而在Java中，類載入(載入、連線、初始化)是在程式執行期間完成的。
在程式執行期間進行類載入會稍微增加程式的開銷，但隨之會帶來更大的好處——提高程式的靈活性。Java語言的靈活性體現在它可以在執行期間動態擴充套件

類載入的時機

1. 類載入過程中每個步驟的順序

我們已經知道，類載入的過程包括：載入、連線、初始化，連線又分為：驗證、準備、解析，所以說類載入一共分為5步：載入、驗證、準備、解析、初始化。

其中載入、驗證、準備、初始化的開始順序是依次進行的，這些步驟開始之後的過程可能會有重疊。
而解析過程會發生在初始化過程中。

2. 類載入過程中“初始化”開始的時機

JVM規範中只定義了類載入過程中初始化過程開始的時機，載入、連線過程都應該在初始化之前開始(解析除外)，這些過程具體在何時開始，JVM規範並沒有定義，不同的虛擬機器可以根據具體的需求自定義。

初始化開始的時機：

1. 在執行過程中遇到如下位元組碼指令時，如果類尚未初始化，那就要進行初始化：new、getstatic、putstatic、invokestatic。這四個指令對應的Java程式碼場景是：
   
   • 通過new建立物件；
   • 讀取、設定一個類的靜態成員變數(不包括final修飾的靜態變數)；
   • 呼叫一個類的靜態成員函式。
2. 使用java.lang.reflect進行反射呼叫的時候，如果類沒有初始化，那就需要初始化；
3. 當初始化一個類的時候，若其父類尚未初始化，那就先要讓其父類初始化，然後再初始化本類；
4. 當虛擬機器啟動時，虛擬機器會首先初始化帶有main方法的類，即主類；
   
   

3. 主動引用 與 被動引用

JVM規範中要求在程式執行過程中，“當且僅當”出現上述4個條件之一的情況才會初始化一個類。如果間接滿足上述初始化條件是不會初始化類的。
其中，直接滿足上述初始化條件的情況叫做主動引用；間接滿足上述初始化過程的情況叫做被動引用。
那麼，只有當程式在執行過程中滿足主動引用的時候才會初始化一個類，若滿足被動引用就不會初始化一個類。

4. 被動引用的場景示例

• 示例一

public class Fu{
    public static String name = "柴毛毛";
    static{
        System.out.println("父類被初始化！");
    }
}

public class Zi{
    static{
        System.out.println("子類被初始化！");
    }
}

public static void main(String[] args){
    System.out.println(Zi.name);
}

輸出結果：
父類被初始化！
柴毛毛
原因分析：
本示例看似滿足初始化時機的第一條：當要獲取某一個類的靜態成員變數的時候如果該類尚未初始化，則對該類進行初始化。
但由於這個靜態成員變數屬於Fu類，Zi類只是間接呼叫Fu類中的靜態成員變數，因此Zi類呼叫name屬性屬於間接引用，而Fu類呼叫name屬性屬於直接引用，由於JVM只初始化直接引用的類，因此只有Fu類被初始化。

• 示例二

public class A{
    public static void main(String[] args){
        Fu[] arr = new Fu[10];
    }
}

輸出結果：
並沒有輸出“父類被初始化！”
原因分析：
這個過程看似滿足初始化時機的第一條：遇到new建立物件時若類沒被初始化，則初始化該類。
但現在通過new要建立的是一個數組物件，而非Fu類物件，因此也屬於間接引用，不會初始化Fu類。

• 示例三

public class Fu{
    public static final String name = "柴毛毛";
    static{
        System.out.println("父類被初始化！");
    }
}

public class A{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(Fu.name);
    }
}

輸出結果：
柴毛毛
原因分析：
本示例看似滿足類初始化時機的第一個條件：獲取一個類靜態成員變數的時候若類尚未初始化則初始化類。
但是，Fu類的靜態成員變數被final修飾，它已經是一個常量。被final修飾的常量在Java程式碼編譯的過程中就會被放入它被引用的class檔案的常量池中(這裡是A的常量池)。所以程式在執行期間如果需要呼叫這個常量，直接去當前類的常量池中取，而不需要初始化這個類。

5. 介面的初始化

介面和類都需要初始化，介面和類的初始化過程基本一樣，不同點在於：類初始化時，如果發現父類尚未被初始化，則先要初始化父類，然後再初始化自己；但介面初始化時，並不要求父介面已經全部初始化，只有程式在執行過程中用到當父介面中的東西時才初始化父介面。