JVM 心得分享(加载 链接 初始化)

Java虚拟机（JVM）是Java语言的核心且重要的组成部分，了解JVM的加载、链接、初始化过程，对于Java程序员来说也是至关重要的。本文将对JVM的加载、链接、初始化过程进行详细讲解，并提供两个示例说明。

加载

在JVM运行Java程序时，需要在内存中加载所需的Java类文件，也就是将代码装载到内存中执行。JVM的类加载器可以分为三类：

1. 启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：该加载器使用C++编写，并不是Java类，其负责在JVM启动时加载核心类库和JVM初始化操作。
2. 扩展类加载器（Extension Class Loader）：该加载器负责加载扩展类路径（JAVA_HOME/lib/ext目录）下的类库。
3. 应用程序类加载器（Application Class Loader）：该加载器负责加载应用程序的类路径（CLASSPATH）下的类库。

类加载器按照委托机制进行加载，即父加载器代理子加载器进行加载，在子加载器找不到类的情况下才由父加载器进行加载。

链接

类在加载到内存中之后，还需要进行链接，其中包括三个步骤：

验证

在验证阶段，JVM会检查类文件的正确性和安全性，查看是否符合JVM规范，在验证成功之后才能被加载执行。

准备

在准备阶段，JVM会为类变量（static变量）分配内存并设置初始值（0或null）。在该阶段，还不会执行初始化器中的代码。

解析

在解析阶段，JVM会将类中的符号引用转化为直接引用，即将类中的常量池中的符号引用替换为直接指向内存地址的引用。

初始化

在类加载和链接完成后，就会进入初始化阶段，也是类的生命周期中的最后一个阶段，在该阶段会为类变量赋值并执行初始化器中的代码。类的初始化顺序遵循类的继承关系，先初始化父类，然后再初始化子类。

下面，我们通过两个示例来更好地理解JVM的加载、链接、初始化过程：

示例一

public class InitializationDemo1 {
    static {
        i = 2;
//        System.out.println(i); // 非法的前向引用
    }
    static int i = 1;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(InitializationDemo1.i);
    }
}

该程序输出结果为1，原因是在静态初始化块中后定义的变量i，故i=1，而非静态初始化块中定义的i=2。若将注释取消，程序会编译失败，提示非法的前向引用，这是因为i定义在静态初始化块之后，尚未声明。

示例二

public class InitializationDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Base.value);
    }
}
class Base {
    static {
        System.out.println("Base 静态初始化块");
    }
    static int value = 123;
}
class Sub extends Base {
    static {
        System.out.println("Sub 静态初始化块");
    }
}

该程序的输出结果为“Base 静态初始化块”和“123”（Sub类没有被加载初始化）。这是因为执行到主函数所在的类时，虚拟机会初始化类的静态属性，触发Base类的初始化。类的初始化是按需进行的，只有首次实例化或对类的静态成员变量进行访问时才会触发。

以上就是JVM加载、链接、初始化的完整攻略。了解JVM的类加载机制、堆、栈等知识，有利于我们编写高效并可靠的Java程序。