Java類加載機制中最重要的就是程序初始化過程缰雇，其中包含了靜態(tài)資源皆串，非靜態(tài)資源淹办，父類子類，構造方法之間的執(zhí)行順序恶复。這類知識經(jīng)常會出現(xiàn)在面試題中怜森，如果沒有搞清楚其原理，在復雜的開源設計中可能無法梳理其業(yè)務流程谤牡，是java程序員進階的阻礙副硅。
首先通過一個例子來分析java代碼的執(zhí)行順序：
public class CodeBlockForJava extends BaseCodeBlock {
{
System.out.println("這里是子類的普通代碼塊");
}
public CodeBlockForJava() {
System.out.println("這里是子類的構造方法");
}
@Override
public void msg() {
System.out.println("這里是子類的普通方法");
}
public static void msg2() {
System.out.println("這里是子類的靜態(tài)方法");
}
static {
System.out.println("這里是子類的靜態(tài)代碼塊");
}
public static void main(String[] args) {
BaseCodeBlock bcb = new CodeBlockForJava();
bcb.msg();
}
Other o = new Other();
}
class BaseCodeBlock {
public BaseCodeBlock() {
System.out.println("這里是父類的構造方法");
}
public void msg() {
System.out.println("這里是父類的普通方法");
}
public static void msg2() {
System.out.println("這里是父類的靜態(tài)方法");
}
static {
System.out.println("這里是父類的靜態(tài)代碼塊");
}
Other2 o2 = new Other2();
{
System.out.println("這里是父類的普通代碼塊");
}
}
class Other {
Other() {
System.out.println("初始化子類的屬性值");
}
}
class Other2 {
Other2() {
System.out.println("初始化父類的屬性值");
}
}
這個例子比較簡單，在運行代碼之前分析一下：帶有static關鍵字的代碼塊應該是最先執(zhí)行翅萤，其次是非static關鍵字的代碼塊以及類的屬性(Fields),最后是構造方法恐疲。帶上父子類的關系后，上面的運行結果為：
這里是父類的靜態(tài)代碼塊
這里是子類的靜態(tài)代碼塊
初始化父類的屬性值
這里是父類的普通代碼塊
這里是父類的構造方法
這里是子類的普通代碼塊
初始化子類的屬性值
這里是子類的構造方法
這里是子類的普通方法
注意的是類的屬性與非靜態(tài)代碼塊的執(zhí)行級別是一樣的，誰先執(zhí)行取決于書寫的先后順序培己。
結論1：父類的靜態(tài)代碼塊->子類的靜態(tài)代碼塊->初始化父類的屬性值/父類的普通代碼塊(自上而下的順序排列)->父類的構造方法->初始化子類的屬性值/子類的普通代碼塊(自上而下的順序排列)->子類的構造方法糜烹。
注：構造函數(shù)最后執(zhí)行。
上面的例子只是小試牛刀漱凝，接下來再看一個比較復雜的例子：
public class ClassloadSort1 {
public static void main(String[] args) {
Singleton.getInstance();
System.out.println("Singleton value1:" + Singleton.value1);
System.out.println("Singleton value2:" + Singleton.value2);
Singleton2.getInstance2();
System.out.println("Singleton2 value1:" + Singleton2.value1);
System.out.println("Singleton2 value2:" + Singleton2.value2);
}
}
class Singleton {
static {
System.out.println(Singleton.value1 + "\t" + Singleton.value2 + "\t" + Singleton.singleton);
//System.out.println(Singleton.value1 + "\t" + Singleton.value2);
}
private static Singleton singleton = new Singleton();
public static int value1 = 5;
public static int value2 = 3;
private Singleton() {
value1++;
value2++;
}
public static Singleton getInstance() {
return singleton;
}
int count = 10;
{
System.out.println("count = " + count);
}
}
class Singleton2 {
static {
System.out.println(Singleton2.value1 + "\t" + Singleton2.value2 + "\t" + Singleton2.singleton2);
}
public static int value1 = 5;
public static int value2 = 3;
private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();
private String sign;
int count = 20;
{
System.out.println("count = " + count);
}
private Singleton2() {
value1++;
value2++;
}
public static Singleton2 getInstance2() {
return singleton2;
}
}
這個用例相比第一個疮蹦，知識點更深了一層。如果你用結論1是沒法分析出正確答案的茸炒，但這并不代表結論1就是錯誤的愕乎。
運行結果：
Singleton value1:5
Singleton value2:3
Singleton2 value1:6
Singleton2 value2:4
Singleton中的value1,value2并沒有受到構造方法中自加操作的影響。然而Singleton2中的代碼也相同壁公，為什么執(zhí)行出來的效果就不一樣呢感论？
要想知道原因，必須先搞清楚Java類加載中具體做了些什么紊册。
JAVA類的加載機制
Java類加載分為5個過程,分別為：加載比肄，連接(驗證，準備囊陡，解析)芳绩，初始化，使用撞反，卸載妥色。
- 加載
加載主要是將.class文件（也可以是zip包）通過二進制字節(jié)流讀入到JVM中。 在加載階段遏片，JVM需要完成3件事：
1）通過classloader在classpath中獲取XXX.class文件嘹害，將其以二進制流的形式讀入內存。
2）將字節(jié)流所代表的靜態(tài)存儲結構轉化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結構吮便；
3）在內存中生成一個該類的java.lang.Class對象笔呀，作為方法區(qū)這個類的各種數(shù)據(jù)的訪問入口。
2.1. 驗證
主要確保加載進來的字節(jié)流符合JVM規(guī)范髓需。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(shù)據(jù)驗證(是否符合Java語言規(guī)范)
3）字節(jié)碼驗證（確定程序語義合法许师，符合邏輯）
4）符號引用驗證（確保下一步的解析能正常執(zhí)行）
2.2. 準備
準備是連接階段的第二步，主要為靜態(tài)變量在方法區(qū)分配內存授账，并設置默認初始值枯跑。
2.3. 解析
解析是連接階段的第三步惨驶，是虛擬機將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程白热。
初始化
初始化階段是類加載過程的最后一步，主要是根據(jù)程序中的賦值語句主動為類變量賦值粗卜。
當有繼承關系時屋确，先初始化父類再初始化子類，所以創(chuàng)建一個子類時其實內存中存在兩個對象實例。
注：如果類的繼承關系過長攻臀，單從類初始化角度考慮焕数，這種設計不太可取。原因我想你已經(jīng)猜到了刨啸。
通常建議的類繼承關系最多不超過三層堡赔，即父-子-孫。某些特殊的應用場景中可能會加到4層设联，但就此打住善已，第4層已經(jīng)有代碼設計上的弊端了。使用
程序之間的相互調用离例。卸載
即銷毀一個對象换团，一般情況下中有JVM垃圾回收器完成。代碼層面的銷毀只是將引用置為null宫蛆。
通過上面的整體介紹后艘包，再來看Singleton2.getInstance()的執(zhí)行分析：
1）類的加載。運行Singleton2.getInstance(),JVM在首次并沒有發(fā)現(xiàn)Singleton類的相關信息耀盗。所以通過classloader將Singleton.class文件加載到內存中想虎。
2）類的驗證。略
3）類的準備叛拷。將Singleton2中的靜態(tài)資源轉化到方法區(qū)磷醋。value1，value2胡诗，singleton在方法區(qū)被聲明分別初始為0邓线，0，null煌恢。
4）類的解析骇陈。略(將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程)
5）類的初始化。執(zhí)行靜態(tài)屬性的賦值操作瑰抵。按照順序先是value1 = 5你雌，value2 = 3,接下來是private static Singleton2 singleton2 = new Singleton2();
這是個創(chuàng)建對象操作，根據(jù) 結論1 在執(zhí)行Singleton2的構造方法之前二汛，先去執(zhí)行static資源和非static資源婿崭。但由于value1,value2已經(jīng)被初始化過，所以接下來執(zhí)行的是非static的資源肴颊，最后是Singleton2的構造方法：value1++;value2++氓栈。
所以Singleton2結果是6和4。
以上除了搞清楚執(zhí)行順序外婿着，還有一個重點->結論2：靜態(tài)資源在類的初始化中只會執(zhí)行一次授瘦。不要與第3個步驟混淆醋界。
有了以上的這個結論，再來看Singleton.getInstance()的執(zhí)行分析：
1）類的加載提完。將Singleton類加載到內存中形纺。
2）類的驗證。略
3）類的準備徒欣。將Singleton2的靜態(tài)資源轉化到方法區(qū)逐样。
4）類的解析。略(將常量池內的符號引用替換為直接引用的過程)
5）類的初始化打肝。執(zhí)行靜態(tài)屬性的賦值操作官研。按照順序先是private static Singleton singleton = new Singleton()，根據(jù) 結論1 和結論2闯睹，value1和value2不會在此層執(zhí)行賦值操作戏羽。所以singleton對象中的value1,value2只是在0的基礎上進行了++操作。此時singleton對象中的value1=1,value2=1楼吃。
然后始花， public static int value1 = 5; public static int value2 = 3; 這兩行代碼才是真的執(zhí)行了賦值操作。所以最后的結果：5和3孩锡。
如果執(zhí)行的是public static int value1; public static int value2;結果又會是多少酷宵？結果: 1和1。
注：為什么 Singleton singleton = new Singleton()不會對value1,value2進行賦值操作躬窜？因為static變量的賦值在類的初始化中只會做一次浇垦。
程序在執(zhí)行private static Singleton singleton = new Singleton()時，已經(jīng)是對Singleton類的static變量進行賦值操作了荣挨。這里new Singleton()是一個特殊的賦值男韧，類似于遞歸里層，外層已經(jīng)是賦值操作了默垄，所以里層會自動過濾static變量的賦值操作此虑。但非static的變量依然會被賦值。
結論3：在結論2的基礎上口锭，非靜態(tài)資源會隨對象的創(chuàng)建而執(zhí)行初始化朦前。每創(chuàng)建一個對象，執(zhí)行一次初始化鹃操。
掌握結論1韭寸，2，3基本對java類中程序執(zhí)行的順序了如指掌荆隘。這還不夠恩伺，ClassLoader還沒有介紹呢。
類加載器
JVM提供了以下3種系統(tǒng)的類加載器:
- 啟動類加載器（Bootstrap ClassLoader）：最頂層的類加載器臭胜，負責加載 JAVA_HOME\lib 目錄中的莫其，或通過-Xbootclasspath參數(shù)指定路徑中的癞尚，且被虛擬機認可（按文件名識別耸三，如rt.jar）的類乱陡。
- 擴展類加載器（Extension ClassLoader）：負責加載 JAVA_HOME\lib\ext 目錄中的，或通過java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定路徑中的類庫仪壮。
- 應用程序類加載器（Application ClassLoader）：也叫做系統(tǒng)類加載器憨颠，可以通過getSystemClassLoader()獲取，負責加載用戶路徑（classpath）上的類庫积锅。如果沒有自定義類加載器爽彤，一般這個就是默認的類加載器。
這3種類加載器先了解一下是什么即可缚陷，由于篇幅和主題限制适篙，類加載器將會在下篇文件詳細介紹。
