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這篇文章將為大家詳細講解有關java類加載機制是什么，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
在許多Java面試中，我們經(jīng)常會看到關于Java類加載機制的考察，例如下面這道題：
class Grandpa{
static
{ System.out.println("爺爺在靜態(tài)代碼塊");
}
}
class Father extends Grandpa{
static
{ System.out.println("爸爸在靜態(tài)代碼塊");
}
public static int factor = 25;
public Father()
{ System.out.println("我是爸爸~");
}
}class Son extends Father{
static
{ System.out.println("兒子在靜態(tài)代碼塊");
}
public Son()
{ System.out.println("我是兒子~");
}
}
public class InitializationDemo{
public static void main(String[] args)
{ System.out.println("爸爸的歲數(shù):" + Son.factor); //入口
}
}請寫出最后的輸出字符串。
正確答案是：
爺爺在靜態(tài)代碼塊 爸爸在靜態(tài)代碼塊 爸爸的歲數(shù):25
我相信很多同學看到這個題目之后，表情是崩潰的，完全不知道從何入手。有的甚至遇到了幾次，仍然無法找到正確的解答思路。
其實這種面試題考察的就是你對Java類加載機制的理解。
如果你對Java加載機制不理解，那么你是無法解答這道題目的。
所以這篇文章，我先帶大家學習Java類加載的基礎知識，然后再實戰(zhàn)分析幾道題目讓大家掌握思路。
下面我們先來學習下Java類加載機制的七個階段。
當我們的Java代碼編譯完成后，會生成對應的 class 文件。接著我們運行java Demo命令的時候，我們其實是啟動了JVM 虛擬機執(zhí)行 class 字節(jié)碼文件的內(nèi)容。而 JVM 虛擬機執(zhí)行 class 字節(jié)碼的過程可以分為七個階段：加載、驗證、準備、解析、初始化、使用、卸載。
下面是對于加載過程最為官方的描述。
加載階段是類加載過程的第一個階段。在這個階段，JVM 的主要目的是將字節(jié)碼從各個位置（網(wǎng)絡、磁盤等）轉(zhuǎn)化為二進制字節(jié)流加載到內(nèi)存中，接著會為這個類在 JVM 的方法區(qū)創(chuàng)建一個對應的 Class 對象，這個 Class 對象就是這個類各種數(shù)據(jù)的訪問入口。
其實加載階段用一句話來說就是：把代碼數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中。這個過程對于我們解答這道問題沒有直接的關系，但這是類加載機制的一個過程，所以必須要提一下。
當 JVM 加載完 Class 字節(jié)碼文件并在方法區(qū)創(chuàng)建對應的 Class 對象之后，JVM 便會啟動對該字節(jié)碼流的校驗，只有符合 JVM 字節(jié)碼規(guī)范的文件才能被 JVM 正確執(zhí)行。這個校驗過程大致可以分為下面幾個類型：
0x cafe bene開頭，主次版本號是否在當前虛擬機處理范圍之內(nèi)等。當代碼數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)存中后，虛擬機就會對代碼數(shù)據(jù)進行校驗，看看這份代碼是不是真的按照JVM規(guī)范去寫的。這個過程對于我們解答問題也沒有直接的關系，但是了解類加載機制必須要知道有這個過程。
當完成字節(jié)碼文件的校驗之后，JVM 便會開始為類變量分配內(nèi)存并初始化。這里需要注意兩個關鍵點，即內(nèi)存分配的對象以及初始化的類型。
例如下面的代碼在準備階段，只會為 factor 屬性分配內(nèi)存，而不會為 website 屬性分配內(nèi)存。
public static int factor = 3;public String website = "www.cnblogs.com/chanshuyi";
例如下面的代碼在準備階段之后，sector 的值將是 0，而不是 3。
public static int sector = 3;
但如果一個變量是常量（被 static final 修飾）的話，那么在準備階段，屬性便會被賦予用戶希望的值。例如下面的代碼在準備階段之后，number 的值將是 3，而不是 0。
public static final int number = 3;
之所以 static final 會直接被復制，而 static 變量會被賦予零值。其實我們稍微思考一下就能想明白了。
兩個語句的區(qū)別是一個有 final 關鍵字修飾，另外一個沒有。而 final 關鍵字在 Java 中代表不可改變的意思，意思就是說 number 的值一旦賦值就不會在改變了。既然一旦賦值就不會再改變，那么就必須一開始就給其賦予用戶想要的值，因此被 final 修飾的類變量在準備階段就會被賦予想要的值。而沒有被 final 修飾的類變量，其可能在初始化階段或者運行階段發(fā)生變化，所以就沒有必要在準備階段對它賦予用戶想要的值。
當通過準備階段之后，JVM 針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調(diào)用點限定符 7 類引用進行解析。這個階段的主要任務是將其在常量池中的符號引用替換成直接其在內(nèi)存中的直接引用。
其實這個階段對于我們來說也是幾乎透明的，了解一下就好。
到了初始化階段，用戶定義的 Java 程序代碼才真正開始執(zhí)行。在這個階段，JVM 會根據(jù)語句執(zhí)行順序?qū)︻悓ο筮M行初始化，一般來說當 JVM 遇到下面 5 種情況的時候會觸發(fā)初始化：
看到上面幾個條件你可能會暈了，但是不要緊，不需要背，知道一下就好，后面用到的時候回到找一下就可以了。
當 JVM 完成初始化階段之后，JVM 便開始從入口方法開始執(zhí)行用戶的程序代碼。這個階段也只是了解一下就可以。
當用戶程序代碼執(zhí)行完畢后，JVM 便開始銷毀創(chuàng)建的 Class 對象，最后負責運行的 JVM 也退出內(nèi)存。這個階段也只是了解一下就可以。
看完了Java的類加載機智之后，是不是有點懵呢。不怕，我們先通過一個小例子來醒醒神。
public class Book { public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello ShuYi.");
}
Book()
{
System.out.println("書的構(gòu)造方法");
System.out.println("price=" + price +",amount=" + amount);
}
{
System.out.println("書的普通代碼塊");
} int price = 110; static
{
System.out.println("書的靜態(tài)代碼塊");
} static int amount = 112;
}思考一下上面這段代碼輸出什么？
給你5分鐘思考，5分鐘后交卷，哈哈。
怎么樣，想好了嗎，公布答案了。
書的靜態(tài)代碼塊 Hello ShuYi.
怎么樣，你答對了嗎？是不是和你想得有點不一樣呢。
下面我們來簡單分析一下，首先根據(jù)上面說到的觸發(fā)初始化的5種情況的第4種（當虛擬機啟動時，用戶需要指定一個要執(zhí)行的主類（包含main()方法的那個類），虛擬機會先初始化這個主類），我們會進行類的初始化。
那么類的初始化順序到底是怎么樣的呢？
重點來了！
重點來了！
重點來了！
在我們代碼中，我們只知道有一個構(gòu)造方法，但實際上Java代碼編譯成字節(jié)碼之后，是沒有構(gòu)造方法的概念的，只有類初始化方法 和 對象初始化方法 。
那么這兩個方法是怎么來的呢？
上面的這個例子，其類初始化方法就是下面這段代碼了：
static
{
System.out.println("書的靜態(tài)代碼塊");
} static int amount = 112;上面這個例子，其對象初始化方法就是下面這段代碼了：
{
System.out.println("書的普通代碼塊");
} int price = 110;
System.out.println("書的構(gòu)造方法");
System.out.println("price=" + price +",amount=" + amount);類初始化方法 和 對象初始化方法 之后，我們再來看這個例子，我們就不難得出上面的答案了。
但細心的朋友一定會發(fā)現(xiàn)，其實上面的這個例子其實沒有執(zhí)行對象初始化方法。
因為我們確實沒有進行 Book 類對象的實例化。如果你在 main 方法中增加 new Book() 語句，你會發(fā)現(xiàn)對象的初始化方法執(zhí)行了！
感興趣的朋友可以自己動手試一下，我這里就不執(zhí)行了。
通過了上面的理論和簡單例子，我們下面進入更加復雜的實戰(zhàn)分析吧！
class Grandpa{
static
{ System.out.println("爺爺在靜態(tài)代碼塊");
}
}
class Father extends Grandpa{
static
{ System.out.println("爸爸在靜態(tài)代碼塊");
}
public static int factor = 25;
public Father()
{ System.out.println("我是爸爸~");
}
}class Son extends Father{
static
{ System.out.println("兒子在靜態(tài)代碼塊");
}
public Son()
{ System.out.println("我是兒子~");
}
}
public class InitializationDemo{
public static void main(String[] args)
{ System.out.println("爸爸的歲數(shù):" + Son.factor); //入口
}
}思考一下，上面的代碼最后的輸出結(jié)果是什么？
最終的輸出結(jié)果是：
爺爺在靜態(tài)代碼塊 爸爸在靜態(tài)代碼塊 爸爸的歲數(shù):25
也許會有人問為什么沒有輸出「兒子在靜態(tài)代碼塊」這個字符串？
這是因為對于靜態(tài)字段，只有直接定義這個字段的類才會被初始化（執(zhí)行靜態(tài)代碼塊）。因此通過其子類來引用父類中定義的靜態(tài)字段，只會觸發(fā)父類的初始化而不會觸發(fā)子類的初始化。
對面上面的這個例子，我們可以從入口開始分析一路分析下去：
怎么樣，是不是覺得豁然開朗呢。
我們再來看一下一個更復雜點的例子，看看輸出結(jié)果是啥。
class Grandpa{
static
{ System.out.println("爺爺在靜態(tài)代碼塊");
}
public Grandpa() { System.out.println("我是爺爺~");
}
}class Father extends Grandpa{
static
{ System.out.println("爸爸在靜態(tài)代碼塊");
}
public Father()
{ System.out.println("我是爸爸~");
}
}class Son extends Father{
static
{ System.out.println("兒子在靜態(tài)代碼塊");
}
public Son()
{ System.out.println("我是兒子~");
}
}
public class InitializationDemo{
public static void main(String[] args)
{ new Son(); //入口
}
}輸出結(jié)果是：
爺爺在靜態(tài)代碼塊 爸爸在靜態(tài)代碼塊 兒子在靜態(tài)代碼塊 我是爺爺~ 我是爸爸~ 我是兒子~
怎么樣，是不是覺得這道題和上面的有所不同呢。
讓我們仔細來分析一下上面代碼的執(zhí)行流程：
看完了兩個例子之后，相信大家都胸有成足了吧。
下面給大家看一個特殊點的例子，有點難哦！
public class Book { public static void main(String[] args) {
staticFunction();
} static Book book = new Book(); static
{
System.out.println("書的靜態(tài)代碼塊");
}
{
System.out.println("書的普通代碼塊");
}
Book()
{
System.out.println("書的構(gòu)造方法");
System.out.println("price=" + price +",amount=" + amount);
} public static void staticFunction(){
System.out.println("書的靜態(tài)方法");
} int price = 110; static int amount = 112;
}上面這個例子的輸出結(jié)果是：
書的普通代碼塊 書的構(gòu)造方法 price=110,amount=0 書的靜態(tài)代碼塊 書的靜態(tài)方法
下面我們一步步來分析一下代碼的整個執(zhí)行流程。
在上面兩個例子中，因為 main 方法所在類并沒有多余的代碼，我們都直接忽略了 main 方法所在類的初始化。
但在這個例子中，main 方法所在類有許多代碼，我們就并不能直接忽略了。
對于 Book 類，其類構(gòu)造方法（）可以簡單表示如下：
static Book book = new Book();static{
System.out.println("書的靜態(tài)代碼塊");
}static int amount = 112; 于是首先執(zhí)行static Book book = new Book();這一條語句，這條語句又觸發(fā)了類的實例化。于是 JVM 執(zhí)行對象構(gòu)造器 ，收集后的對象構(gòu)造器 代碼：
{
System.out.println("書的普通代碼塊");
}int price = 110;
Book()
{
System.out.println("書的構(gòu)造方法");
System.out.println("price=" + price +", amount=" + amount);
}于是此時 price 賦予 110 的值，輸出：「書的普通代碼塊」、「書的構(gòu)造方法」。而此時 price 為 110 的值，而 amount 的賦值語句并未執(zhí)行，所以只有在準備階段賦予的零值，所以之后輸出「price=110,amount=0」。
當類實例化完成之后，JVM 繼續(xù)進行類構(gòu)造器的初始化：
static Book book = new Book(); //完成類實例化static{
System.out.println("書的靜態(tài)代碼塊");
}static int amount = 112;即輸出：「書的靜態(tài)代碼塊」，之后對 amount 賦予 112 的值。
public static void main(String[] args){
staticFunction();
}即輸出：「書的靜態(tài)方法」。
從上面幾個例子可以看出，分析一個類的執(zhí)行順序大概可以按照如下步驟：
如果在初始化 main 方法所在類的時候遇到了其他類的初始化，那么就先加載對應的類，加載完成之后返回。如此反復循環(huán)，最終返回 main 方法所在類。
看完了上面的解析之后，再去看看開頭那道題是不是覺得簡單多了呢。很多東西就是這樣，掌握了一定的方法和知識之后，原本困難的東西也變得簡單許多了。
一時沒有看懂也不要灰心，畢竟我也是用了不少的時間才弄懂的。不懂的話可以多看幾遍，或者加入樹義的技術(shù)交流群，和小伙們一起交流。
關于java類加載機制是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。
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