类的加载与初始化

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类加载过程（Class Loading）

一、是什么？

类加载是JVM将类的字节码文件（.class）加载到内存，并转换为Class对象的过程。它是类生命周期的第一步，包含以下阶段：

二、解决什么问题

1. 动态加载：运行时按需加载类，避免一次性加载所有类导致内存浪费。
2. 安全性：通过验证字节码防止恶意代码执行。
3. 内存管理：为类变量分配内存并设置默认值，确保JVM稳定运行。

三、核心阶段

1. 加载（Loading）：
   • 通过类加载器（ClassLoader）查找字节码文件。
   • 将字节码转换为方法区的运行时数据结构，生成Class对象。
2. 链接（Linking）：
   • 验证（Verification）：检查字节码合法性（如格式、语法）。
   • 准备（Preparation）：为静态变量分配内存并赋默认值（如int为0）。
   • 解析（Resolution）：将符号引用（如类/方法名）替换为直接引用（内存地址）。
3. 初始化前准备：为初始化阶段奠定基础。

四、应用场景

• 首次创建对象：new MyClass()时触发加载。
• 访问静态成员：MyClass.staticField。
• 反射调用：Class.forName("MyClass")。

五、Java示例

public class LoadExample {
    static int staticValue = 10; // 准备阶段赋0，初始化阶段赋10
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(staticValue); // 触发类加载
    }
}

六、重要注意事项

• 类加载器层级：
  • 启动类加载器（Bootstrap）→ 平台类加载器（Platform）→ 应用类加载器（App）→ 自定义加载器。
• 双亲委派模型：类加载优先委派给父加载器，避免重复加载。

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类的初始化过程（Initialization）

一、是什么？

初始化是类加载的最后一步，执行静态变量赋值和静态代码块（static{}）。它是类生命周期中线程安全的步骤，由JVM保证仅执行一次。

二、解决什么问题

1. 静态资源初始化：确保静态变量和代码块在类使用前正确初始化。
2. 延迟加载：仅在首次主动使用时触发（如访问静态字段）。

三、触发条件（主动使用）

1. new、getstatic、putstatic、invokestatic指令（如new对象、访问静态字段）。
2. 反射调用（如Class.forName("MyClass", true, loader)）。
3. 初始化子类时，父类需先初始化。

四、执行顺序

五、Java示例

class Parent {
    static { System.out.println("父类静态块"); }
    Parent() { System.out.println("父类构造器"); }
}

class Child extends Parent {
    static int value = 1;
    static { System.out.println("子类静态块, value=" + value); }
    Child() { System.out.println("子类构造器"); }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        new Child(); // 输出：父类静态块 → 子类静态块 → 父类构造器 → 子类构造器
    }
}

六、重要注意事项

• 线程安全：JVM通过锁保证多线程下初始化只执行一次。
• 被动引用不触发初始化：

  System.out.println(Child.value);      // 触发（主动引用）
  System.out.println(Child[].class);    // 不触发（数组定义）

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类加载 vs 初始化：关键区别

特性	类加载（Loading）	初始化（Initialization）
阶段	包含加载、链接	类加载的最后一步
核心动作	加载字节码、分配内存、验证	执行静态块和静态变量赋值
触发时机	首次主动使用类时	主动使用类时（如new）
默认值处理	准备阶段赋默认值（如int=0）	初始化阶段赋实际值（如int=10）
被动引用	可能触发加载	绝不触发初始化

总结

1. 类加载是基础：包含加载、链接（验证/准备/解析），为初始化做准备。
2. 初始化是执行：运行静态代码和赋值，确保类可用。
3. 顺序严格：父类先于子类，静态先于实例。
4. JDK8+优化：
   • 字符串常量池移至堆内存，减少永久代（PermGen）溢出。
   • 元空间（Metaspace）替代永久代，降低OutOfMemoryError风险。

关键理解：

类加载是“准备食材”，初始化是“开火烹饪”——只有主动使用类时才会“点火”。