java中類加載和類初始化順序的示例分析

小編給大家分享一下java中類加載和類初始化順序的示例分析，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

1.對于靜態變量，靜態代碼塊，變量，初始化代碼塊，構造器，他們的依次順序為，（靜態變量，靜態代碼塊）>(變量，初始化代碼塊)>構造器

存在子類和父類的情況如下：

（1）單個類的執行情況,代碼如下：
public class InitOrderTest {
// 靜態變量

public static String staticField = "靜態變量";

// 變量
public String field = "變量";

// 靜態初始化塊
static {
    System.out.println(staticField);
    System.out.println("靜態初始化塊");
}

// 初始化塊
{
    System.out.println(field);
    System.out.println("初始化塊");
}

// 構造器
public InitOrderTest() {
    System.out.println("構造器");
}

public static void main(String[] args) {
    new InitOrderTest();
}

}
輸出如下：

（2）對于繼承的情況如下：

class Parent {  
// 靜態變量
public static String p_StaticField = "父類--靜態變量";
protected int i = 1;
protected int j = 8;
// 變量
public String p_Field = "父類--變量";

// 靜態初始化塊 
static {   
    System.out.println(p_StaticField);   
    System.out.println("父類--靜態初始化塊");   
}   

// 初始化塊 
{   
    System.out.println(p_Field);   
    System.out.println("父類--初始化塊");   
}   

// 構造器 
public Parent() {   
    System.out.println("父類--構造器"); 
    System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);
    j = 9;
}

}

public class SubClass extends Parent {

// 靜態變量 
public static String s_StaticField = "子類--靜態變量";

// 變量 
public String s_Field = "子類--變量";   

// 靜態初始化塊 
static {   
    System.out.println(s_StaticField);   
    System.out.println("子類--靜態初始化塊");   
}   
// 初始化塊 
{   
    System.out.println(s_Field);   
    System.out.println("子類--初始化塊");   
}   

// 構造器 
public SubClass() {   
    System.out.println("子類--構造器"); 
    System.out.println("i=" + i + ",j=" + j);
}   

// 程序入口 
public static void main(String[] args) {
    new SubClass();   
}

}
輸出如下：

現在，結果已經不言自明了。子類的靜態變量和靜態初始化塊的初始化是在父類的變量、初始化塊和構造器初始化之前就完成了。
靜態變量、靜態初始化塊，變量、初始化塊初始化了順序取決于它們在類中出現的先后順序。
執行過程分析
 (1)訪問SubClass.main(),(這是一個static方法)，于是裝載器就會為你尋找已經編譯的SubClass類的代碼（也就是SubClass.class文件）。在裝載的過程中，裝載器注意到它有一個基類（也就是extends所要表示的意思），于是它再裝載基類。不管你創不創建基類對象，這個過程總會發生。如果基類還有基類，那么第二個基類也會被裝載，依此類推。

(2)執行根基類的static初始化，然后是下一個派生類的static初始化，依此類推。這個順序非常重要，因為派生類的“static初始化”有可能要依賴基類成員的正確初始化。

(3)當所有必要的類都已經裝載結束，開始執行main()方法體，并用new SubClass（）創建對象。

(4)類SubClass存在父類，則調用父類的構造函數，你可以使用super來指定調用哪個構造函數（也就是Beetle（）構造函數所做的第一件事）。

基類的構造過程以及構造順序，同派生類的相同。首先基類中各個變量按照字面順序進行初始化，然后執行基類的構造函數的其余部分。

(5)對子類成員數據按照它們聲明的順序初始化，執行子類構造函數的其余部分。

接下來分析java的類加載機制,在分析類加載機制之前，請看下面一道題：
class Singleton {
private static Singleton singleton = new Singleton();
public static int value1;
public static int value2 = 0;

private Singleton() {
    value1++;
    value2++;
}

public static Singleton getInstance() {
    return singleton;
}

}

class Singleton2 {
public static int value1;
public static int value2 = 0;
private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();

private Singleton2() {
    value1++;
    value2++;
}

public static Singleton2 getInstance2() {
    return singleton2;
}

}

public class TestClassLoader {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.getInstance();
System.out.println("Singleton1 value1:" + singleton.value1);
System.out.println("Singleton1 value2:" + singleton.value2);

    Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance2();
    System.out.println("Singleton2 value1:" + singleton2.value1);
    System.out.println("Singleton2 value2:" + singleton2.value2);
}

}
輸出結果如下：

jvm類加載分為5個過程：加載，驗證，準備，解析，初始化，使用，卸載，如下所示：

下面來看看加載，驗證，準備，解析，初始化這5個過程的具體動作。

1.1 加載
加載主要是將.class文件（并不一定是.class。可以是ZIP包，網絡中獲取）中的二進制字節流讀入到JVM中。
在加載階段，JVM需要完成3件事：
1）通過類的全限定名獲取該類的二進制字節流；
2）將字節流所代表的靜態存儲結構轉化為方法區的運行時數據結構；
3）在內存中生成一個該類的java.lang.Class對象，作為方法區這個類的各種數據的訪問入口。

1.2 連接
1.2.1 驗證
驗證是連接階段的第一步，主要確保加載進來的字節流符合JVM規范。
驗證階段會完成以下4個階段的檢驗動作：
1）文件格式驗證
2）元數據驗證(是否符合Java語言規范)
3）字節碼驗證（確定程序語義合法，符合邏輯）
4）符號引用驗證（確保下一步的解析能正常執行）

1.2.2 準備
準備是連接階段的第二步，主要為靜態變量在方法區分配內存，并設置默認初始值。

1.2.3 解析
解析是連接階段的第三步，是虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程。

1.3 初始化
初始化階段是類加載過程的最后一步，主要是根據程序中的賦值語句主動為類變量賦值。
注：
1）當有父類且父類為初始化的時候，先去初始化父類；
2）再進行子類初始化語句。

什么時候需要對類進行初始化？
1）使用new該類實例化對象的時候；
2）讀取或設置類靜態字段的時候（但被final修飾的字段，在編譯器時就被放入常量池的靜態字段除外static final）；
3）調用類靜態方法的時候；
4）使用反射Class.forName(“xxxx”)對類進行反射調用的時候，該類需要初始化；
5） 初始化一個類的時候，有父類，先初始化父類（注：1. 接口除外，父接口在調用的時候才會被初始化；2.子類引用父類靜態字段，只會引發父類初始化）；
6） 被標明為啟動類的類（即包含main()方法的類）要初始化；
7）當使用JDK1.7的動態語言支持時，如果一個java.invoke.MethodHandle實例最后的解析結果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且這個方法句柄所對應的類沒有進行過初始化，則需要先觸發其初始化。

以上情況稱為對一個類進行主動引用，且有且只要以上幾種情況需要對類進行初始化。
再回過頭來分析一開始的面試題：
Singleton輸出結果：1 0
原因：

1 首先執行main中的Singleton singleton = Singleton.getInstance();
2 類的加載：加載類Singleton
3 類的驗證
4 類的準備：為靜態變量分配內存，設置默認值。這里為singleton(引用類型)設置為null,value1,value2（基本數據類型）設置默認值0
5 類的初始化（按照賦值語句進行修改）：
執行private static Singleton singleton = new Singleton();
執行Singleton的構造器：value1++;value2++; 此時value1，value2均等于1
執行
public static int value1;
public static int value2 = 0;
此時value1=1，value2=0

Singleton2輸出結果：1 1
原因：

1 首先執行main中的Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance2();
2 類的加載：加載類Singleton2
3 類的驗證
4 類的準備：為靜態變量分配內存，設置默認值。這里為value1,value2（基本數據類型）設置默認值0,singleton2(引用類型)設置為null,
5 類的初始化（按照賦值語句進行修改）：
執行
public static int value2 = 0;
此時value2=0(value1不變，依然是0);
執行
private static Singleton singleton = new Singleton();
執行Singleton2的構造器：value1++;value2++;
此時value1，value2均等于1,即為最后結果

類加載器之間的層次關系如下：

類加載器之間的這種層次關系叫做雙親委派模型。
雙親委派模型要求除了頂層的啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）外，其余的類加載器都應當有自己的父類加載器。這里的類加載器之間的父子關系一般不是以繼承關系實現的，而是用組合實現的。

雙親委派模型的工作過程
如果一個類接受到類加載請求，他自己不會去加載這個請求，而是將這個類加載請求委派給父類加載器，這樣一層一層傳送，直到到達啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）。
只有當父類加載器無法加載這個請求時，子加載器才會嘗試自己去加載。

雙親委派模型的代碼實現
雙親委派模型的代碼實現集中在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法當中。
1）首先檢查類是否被加載，沒有則調用父類加載器的loadClass()方法；
2）若父類加載器為空，則默認使用啟動類加載器作為父加載器；
3）若父類加載失敗，拋出ClassNotFoundException 異常后，再調用自己的findClass() 方法。

loadClass源代碼如下：

破壞雙親委派模型
雙親委派模型很好的解決了各個類加載器加載基礎類的統一性問題。即越基礎的類由越上層的加載器進行加載。
若加載的基礎類中需要回調用戶代碼，而這時頂層的類加載器無法識別這些用戶代碼，怎么辦呢？這時就需要破壞雙親委派模型了。
下面介紹兩個例子來講解破壞雙親委派模型的過程。

JNDI破壞雙親委派模型
JNDI是Java標準服務，它的代碼由啟動類加載器去加載。但是JNDI需要回調獨立廠商實現的代碼，而類加載器無法識別這些回調代碼（SPI）。
為了解決這個問題，引入了一個線程上下文類加載器。 可通過Thread.setContextClassLoader()設置。
利用線程上下文類加載器去加載所需要的SPI代碼，即父類加載器請求子類加載器去完成類加載的過程，而破壞了雙親委派模型。

Spring破壞雙親委派模型
Spring要對用戶程序進行組織和管理，而用戶程序一般放在WEB-INF目錄下，由WebAppClassLoader類加載器加載，而Spring由Common類加載器或Shared類加載器加載。
那么Spring是如何訪問WEB-INF下的用戶程序呢？
使用線程上下文類加載器。 Spring加載類所用的classLoader都是通過Thread.currentThread().getContextClassLoader()獲取的。當線程創建時會默認創建一個AppClassLoader類加載器（對應Tomcat中的WebAppclassLoader類加載器）： setContextClassLoader(AppClassLoader)。
利用這個來加載用戶程序。即任何一個線程都可通過getContextClassLoader()獲取到WebAppclassLoader。

看完了這篇文章，相信你對“java中類加載和類初始化順序的示例分析”有了一定的了解，如果想了解更多相關知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！