JVM：类的生命周期

一、介绍

类的生命周期描述了一个类加载、连接（验证、准备和解析）、初始化、使用、卸载的整个过程。

二、加载阶段

• 加载（Loading）阶段第一步是类加载器根据类的权限定名通过不同的渠道以二进制的方式获取字节码信息。程序员可以使用Java代码扩展不同的渠道。
  
• 类加载器在加载完类之后，Java虚拟机会将字节码的信息保存到方法区中。生成一个InstanceKlass对象，保存类的所有信息，里面还包含实现特定功能比如多态的信息。
  - 同时，Java虚拟机还会再堆中生成一份与方法区中的数据类似的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。
  
• 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的所有信息。这样Java虚拟机就能很好地控制开发者访问数据的范围。

查看内存中的对象：

• 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
  

三、连接阶段

1、验证阶段

• 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。
• 主要包含如下四个部分，详见《Java虚拟机规范》：
  • 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。
    
  • 元信息验证，例如类必须有父类（super不能为空）
    
  • 验证程序执行指令的语义，比如方法内的指令执行到一半强行跳转到其他方法中去。
  • 符号引用验证，例如是否访问了其他类中private的方法等。

2、准备阶段

• 准备阶段为静态变量（static）分配内存并设置初始值。
  • 准备阶段只会给静态变量赋初始值，而每个基本类型和引用类型都有其初始值。
    
  • 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。

3、解析阶段

• 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。

四、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。clinit方法中的执行顺序与Java中编写的顺序是一致的。
  

哪几种方式会导致类的初始化：

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

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。