一文解读类的加载过程（类的生命周期）（下）

主动使用vs被动使用

Java程序对类的使用分为两种：主动使用和被动使用。

JVM加载类后且在构造函数执行之前执行，在类中可定义多个，一般在代码块中对一些static变量进行赋值
静态块总是最先执行的，并且只有在创建该类的第一个实例的时候才会执行一次

主动使用

Class只有在必须要首次使用的时候才会被装载，Java虚拟机不会无条件地装载Class类型。Java虚拟机规定，一个类或接口在初次使用前，必须要进行初始化。这里指的“使用”，是指主动使用，主动使用只有下列几种情况：（即：如果出现如下的情况，则会对类进行初始化操作。而初始化操作之前的加载、验证、准备已经完成。

实例化：当创建一个类的实例时，比如使用new关键字，或者通过反射、克隆、反序列化。

1. /**
2.  * 反序列化
3.  */
4. Class Order implements Serializable {
5. static {
6.         System.out.println("Order类的初始化");
7.     }
8. }
9. 
10. public void test() {
11. ObjectOutputStream oos = null;
12. ObjectInputStream ois = null;
13. try {
14. // 序列化
15.         oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("order.dat"));
16.         oos.writeObject(new Order());
17. // 反序列化
18.         ois = new ObjectInputStream(new FileOutputStream("order.dat"));
19. Order order = ois.readObject();
20.     }
21. catch (IOException e){
22.         e.printStackTrace();
23.     }
24. catch (ClassNotFoundException e){
25.         e.printStackTrace();
26.     }
27. finally {
28. try {
29. if (oos != null) {
30.                 oos.close();
31.             }
32. if (ois != null) {
33.                 ois.close();
34.             }
35.         }
36. catch (IOException e){
37.             e.printStackTrace();
38.         }
39.     }
40. }

静态方法：当调用类的静态方法时，即当使用了字节码invokestatic指令。

1. public class ActiveUse {
2.  @Test
3. public void test() {
4.         User.test();
5.     }
6. }
7. 
8. class User {
9. public static void test(){
10.          System.out.println("hello");
11.     }
12. }

静态字段：当使用类、接口的静态字段时（final修饰特殊考虑），比如，使用getstatic或者putstatic指令。（对应访问变量、赋值变量操作）

1. public class ActiveUse {
2.  @Test
3. public void test() {
4.         System.out.println(User.num);
5.     }
6. }
7. 
8. class User {
9. static {
10.         System.out.println("User类的初始化");
11.     }
12. public static final int num = 1;
13. }

反射：当使用java.lang.reflect包中的方法反射类的方法时。比如：Class.forName("com.atguigu.java.Test")

继承：当初始化子类时，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。当Java虚拟机初始化一个类时，要求它的所有父类都已经被初始化，但是这条规则并不适用于接口。

• 在初始化一个类时，并不会先初始化它所实现的接口
• 在初始化一个接口时，并不会先初始化它的父接口
• 因此，一个父接口并不会因为它的子接口或者实现类的初始化而初始化。只有当程序首次使用特定接口的静态字段时，才会导致该接口的初始化。

default方法：如果一个接口定义了default方法，那么直接实现或者间接实现该接口的类的初始化，该接口要在其之前被初始化。

1. interface Compare {
2.  public static final Thread t = new Thread() {
3.         {
4.             System.out.println("Compare接口的初始化");
5.         }
6.     }   
7. }

main方法：当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。

VM启动的时候通过引导类加载器加载一个初始类。这个类在调用public static void main(String[])方法之前被链接和初始化。这个方法的执行将依次导致所需的类的加载，链接和初始化。

MethodHandle：当初次调用MethodHandle实例时，初始化该MethodHandle指向的方法所在的类。（涉及解析REF getStatic、REF_putStatic、REF invokeStatic方法句柄对应的类）

被动使用

除了以上的情况属于主动使用，其他的情况均属于被动使用。也就是说类的被动使用不会引起类的初始化，并不是在代码中出现的类，就一定会被加载或者初始化。如果不符合主动使用的条件，类就不会初始化。

静态字段：当通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化，只有真正声明这个字段的类才会被初始化。

1. public class PassiveUse {
2.  @Test
3. public void test() {
4.         System.out.println(Child.num);
5.     }
6. }
7. 
8. class Child extends Parent {
9. static {
10.         System.out.println("Child类的初始化");
11.     }
12. }
13. 
14. class Parent {
15. static {
16.         System.out.println("Parent类的初始化");
17.     }
18. 
19. public static int num = 1;
20. }

数组定义：通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化

1. Parent[] parents= new Parent[10];
2. System.out.println(parents.getClass()); 
3. // new的话才会初始化
4. parents[0] = new Parent();

引用常量：引用常量不会触发此类或接口的初始化。因为常量在链接阶段就已经被显式赋值了。

1. public class PassiveUse {
2. public static void main(String[] args) {
3.         System.out.println(Serival.num);
4. // 但引用其他类的话还是会初始化
5.         System.out.println(Serival.num2);
6.     }
7. }
8. 
9. interface Serival {
10. public static final Thread t = new Thread() {
11.         {
12.             System.out.println("Serival初始化");
13.         }
14.     };
15. 
16. public static int num = 10; 
17. public static final int num2 = new Random().nextInt(10);
18. }

loadClass方法：调用ClassLoader类的loadClass()方法加载一个类，并不是对类的主动使用，不会导致类的初始化。

Class clazz = ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("com.test.java.Person");

过程四：类的Using（使用）

任何一个类型在使用之前都必须经历过完整的加载、链接和初始化3个类加载步骤。一旦一个类型成功经历过这3个步骤之后，就可以直接使用这些类了。

开发人员可以在程序中访问和调用它的静态类成员信息（比如：静态字段、静态方法），或者使用new关键字为其创建对象实例。

过程五：类的Unloading（卸载）

类、类的加载器、类的实例之间的引用关系

在类加载器的内部实现中，用一个Java集合来存放所加载类的引用。另一方面，一个Class对象总是会引用它的类加载器，调用Class对象的getClassLoader()方法，就能获得它的类加载器。由此可见，代表某个类的Class实例与其类的加载器之间为双向关联关系。

一个类的实例总是引用代表这个类的Class对象。在Object类中定义了getClass()方法，这个方法返回代表对象所属类的Class对象的引用。此外，所有的java类都有一个静态属性class，它引用代表这个类的Class对象。

类的生命周期

当Sample类被加载、链接和初始化后，它的生命周期就开始了。当代表Sample类的Class对象不再被引用，即不可触及时，Class对象就会结束生命周期，Sample类在方法区内的数据也会被卸载，从而结束Sample类的生命周期。

一个类何时结束生命周期。由代表它的Class对象何时结束。

loader1变量和obj变量间接应用代表Sample类的Class对象，而objClass变量则直接引用它。

如果程序运行过程中，将上图左侧三个引用变量都置为null，此时Sample对象结束生命周期，MyClassLoader对象结束生命周期，代表Sample类的Class对象也结束生命周期，Sample类在方法区内的二进制数据被卸载。

当再次有需要时，会检查Sample类的Class对象是否存在，如果存在会直接使用，不再重新加载；如果不存在Sample类会被重新加载，在Java虚拟机的堆区会生成一个新的代表Sample类的Class实例（可以通过哈希码查看是否是同一个实例）

类的卸载

（1）启动类加载器加载的类型在整个运行期间是不可能被卸载的（jvm和jls规范）

（2）被系统类加载器和扩展类加载器加载的类型在运行期间不太可能被卸载，因为系统类加载器实例或者扩展类的实例基本上在整个运行期间总能直接或者间接的访问的到，其达到unreachable的可能性极小。

（3）被开发者自定义的类加载器实例加载的类型只有在很简单的上下文环境中才能被卸载，而且一般还要借助于强制调用虚拟机的垃圾收集功能才可以做到。可以预想，稍微复杂点的应用场景中（比如：很多时候用户在开发自定义类加载器实例的时候采用缓存的策略以提高系统性能），被加载的类型在运行期间也是几乎不太可能被卸载的（至少卸载的时间是不确定的）。

综合以上三点，一个已经加载的类型被卸载的几率很小至少被卸载的时间是不确定的。同时我们可以看的出来，开发者在开发代码时候，不应该对虚拟机的类型卸载做任何假设的前提下，来实现系统中的特定功能。