Java类加载初始化的过程及顺序

下面我将详细讲解Java类加载初始化的过程及顺序。

Java类加载初始化的过程

Java的类加载过程一般分为三个部分：类加载、链接和初始化。其中类的加载是指将类的.class文件读入内存，并将其转化成方法区中的运行时数据结构；链接是将类的常量池中的符号引用转化成直接引用的过程，然后进行内存地址的检验，最后完成方法表的预备工作；初始化则是对类的静态变量进行初始化的操作，JVM提供了五种初始化方式。

具体来说，Java类加载初始化的过程如下：

加载：这是类加载的第一个阶段，在该阶段，类加载器会从本地文件系统或者网络中查找类的字节码文件，并将其读入到JVM中的内存中。当然，在加载的过程中可能会出现各种各样的问题，如类找不到、类格式不正确、访问权限等。
链接：
校验：在这个阶段，JVM会对类进行校验，来确保它的字节码是合法的、符合Java虚拟机规范的。该阶段主要是检查字节码文件是否符合规范的内容。如果字节码文件存在错误，那么会抛出java.lang.VerifyError错误。
准备：在该阶段，JVM会为类信息在内存中分配空间，并且设置类变量的默认值（0、false、null等）。
解析：在此阶段，JVM会将符号引用替换为直接应用，也就是将常量池中的Class符号转为对应的直接引用。这个阶段可能会归并（合并）一些类或者接口，也可能导致一些类或接口没能被加载，从而抛出java.lang.NoClassDefFoundError或java.lang.ClassNotFoundException。
初始化：这是类加载的最后一个阶段，在此阶段JVM必须保证所有静态变量在进行首次访问之前都已经被正确地初始化。JVM定义了五种初始化方式，包含：静态变量赋值、静态代码块赋值、延迟加载、粒度控制、progressive。

类初始化过程中，并不是所有的类都会被初始化。只有在以下情况下类才会被初始化：

创建类的实例
调用类的静态方法
访问类的静态变量
使用反射方式强制创建某个类或接口对应的Class对象，且该类或接口还没有被初始化
初始化某个类或接口的子类。

接下来，我举两个例子来说明Java类加载初始化的过程和顺序。

示例一

我们来看一个简单的Java类SimpleClass，其代码如下：

public class SimpleClass {
    static {
        System.out.println("Static initialization block");
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Main method");
    }
}

在执行SimpleClass.main方法之前，这个类会被加载、链接和初始化，我们来逐步分析运行结果：

加载：在运行Java程序时，JVM会查找符号引用，当发现需要加载类时，会调用类加载器来进行加载。在该例中，类的加载通过系统类加载器（AppClassLoader）完成。
链接
校验：在该阶段，JVM会校验字节码文件，是否符合规范、正确性等。该阶段的输出为： Static initialization block。
准备：在该阶段，会为类变量在内存中分配空间，并设置默认值。在该例中，在符号表中发现了类的静态变量，被初始化为0或null。
解析：在该阶段，JVM会将符号引用转换为直接引用。这里并没有符号引用需要转换，所以跳过这个步骤。
初始化：在该阶段，执行类的静态初始化。在SimpleClass中，静态代码块将被执行，并打印Static initialization block。

这样上述SimpleClass类的类加载初始化过程便完整地走完了。

示例二

下面我们再来看一下更复杂一些的类的初始化顺序。下面先给出Parent父类和Child子类的定义：

class Parent {
    public static int A = 1;

    static {
        A = 2;
    }
}

class Child extends Parent {
    public static int B = A;

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

那么我们再分析Child类的初始化过程：

加载：Child类的加载器是系统类加载器（AppClassLoader），因为该类是通过main方法启动的。
链接：
校验：此阶段完成后执行Parent类的初始化。Parent的初始化之后的特征是子类可以使用父类的静态属性，在这个例子中执行后A的值修改为2。
准备：在该阶段，会为类变量在内存中分配空间，并设置默认值。准备阶段结束后，静态变量的值符合程序员的设定，即A=2和B=0。
解析：在该阶段，JVM会将符号引用转为直接引用。在这个例子中，没有需要转化的引用需要解析。
初始化。
类初始化时会初始化类中的父类
父类的静态代码块（static block）先于子类执行（源码中Parent的静态部分先于Child)，且只会执行一次。
接着执行子类中的静态代码块（此处没有子类实现）
最后执行子类自身的main方法
整个过程中只执行了一次输出，最终的输出结果为：2。

所以，通过上面这两个例子，我们可以看出Java类加载初始化的过程及顺序，即先加载，再链接，最后初始化。在初始化期间，首先执行父类初始化，接着执行子类的静态初始化块和静态变量初始化，最后执行子类的主方法。

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Java类加载初始化的过程及顺序

Java类加载初始化的过程

示例一

示例二

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