引言

最近有位細(xì)心的朋友在閱讀筆者的文章時(shí)，對(duì)java類的生命周期問題有一些疑惑，筆者打開百度搜了一下相關(guān)的問題，看到網(wǎng)上的資料很少有把這個(gè)問題講明白的，主要是因?yàn)槟壳皣?guó)內(nèi)java方面的教材大多只是告訴你“怎樣做”，但至于“為什么這樣做”卻不多說，所以造成大家在基礎(chǔ)和原理方面的知識(shí)比較匱乏，所以筆者今天就斗膽來講一下這個(gè)問題，權(quán)當(dāng)拋磚引玉，希望對(duì)在這個(gè)問題上有疑惑的朋友有所幫助，文中有說的不對(duì)的地方，也希望各路高手前來指正。

首先來了解一下jvm（java虛擬機(jī)）中的幾個(gè)比較重要的內(nèi)存區(qū)域，這幾個(gè)區(qū)域在java類的生命周期中扮演著比較重要的角色：

• 方法區(qū)：在java的虛擬機(jī)中有一塊專門用來存放已經(jīng)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量以及方法代碼的內(nèi)存區(qū)域，叫做方法區(qū)。
• 常量池：常量池是方法區(qū)的一部分，主要用來存放常量和類中的符號(hào)引用等信息。
• 堆區(qū)：用于存放類的對(duì)象實(shí)例。
• 棧區(qū)：也叫java虛擬機(jī)棧，是由一個(gè)一個(gè)的棧幀組成的后進(jìn)先出的棧式結(jié)構(gòu)，棧楨中存放方法運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的局部變量、方法出口等信息。當(dāng)調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，虛擬機(jī)棧中就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀存放這些數(shù)據(jù)，當(dāng)方法調(diào)用完成時(shí)，棧幀消失，如果方法中調(diào)用了其他方法，則繼續(xù)在棧頂創(chuàng)建新的棧楨。

除了以上四個(gè)內(nèi)存區(qū)域之外，jvm中的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域還包括本地方法棧和程序計(jì)數(shù)器，這兩個(gè)區(qū)域與java類的生命周期關(guān)系不是很大，在這里就不說了，感興趣的朋友可以自己百度一下。

類的生命周期

當(dāng)我們編寫一個(gè)java的源文件后，經(jīng)過編譯會(huì)生成一個(gè)后綴名為class的文件，這種文件叫做字節(jié)碼文件，只有這種字節(jié)碼文件才能夠在java虛擬機(jī)中運(yùn)行，java類的生命周期就是指一個(gè)class文件從加載到卸載的全過程。

一個(gè)java類的完整的生命周期會(huì)經(jīng)歷加載、連接、初始化、使用、和卸載五個(gè)階段，當(dāng)然也有在加載或者連接之后沒有被初始化就直接被使用的情況，如圖所示：
 

下面我們就依次來說一說這五個(gè)階段。

加載

在java中，我們經(jīng)常會(huì)接觸到一個(gè)詞——類加載，它和這里的加載并不是一回事，通常我們說類加載指的是類的生命周期中加載、連接、初始化三個(gè)階段。在加載階段，java虛擬機(jī)會(huì)做什么工作呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是找到需要加載的類并把類的信息加載到j(luò)vm的方法區(qū)中，然后在堆區(qū)中實(shí)例化一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，作為方法區(qū)中這個(gè)類的信息的入口。

類的加載方式比較靈活，我們最常用的加載方式有兩種，一種是根據(jù)類的全路徑名找到相應(yīng)的class文件，然后從class文件中讀取文件內(nèi)容；另一種是從jar文件中讀取。另外，還有下面幾種方式也比較常用：

• 從網(wǎng)絡(luò)中獲?。罕热?0年前十分流行Applet。
• 根據(jù)一定的規(guī)則實(shí)時(shí)生成，比如設(shè)計(jì)模式中的動(dòng)態(tài)代理模式，就是根據(jù)相應(yīng)的類自動(dòng)生成它的代理類。
• 從非class文件中獲取，其實(shí)這與直接從class文件中獲取的方式本質(zhì)上是一樣的，這些非class文件在jvm中運(yùn)行之前會(huì)被轉(zhuǎn)換為可被jvm所識(shí)別的字節(jié)碼文件。

對(duì)于加載的時(shí)機(jī)，各個(gè)虛擬機(jī)的做法并不一樣，但是有一個(gè)原則，就是當(dāng)jvm“預(yù)期”到一個(gè)類將要被使用時(shí)，就會(huì)在使用它之前對(duì)這個(gè)類進(jìn)行加載。比如說，在一段代碼中出現(xiàn)了一個(gè)類的名字，jvm在執(zhí)行這段代碼之前并不能確定這個(gè)類是否會(huì)被使用到，于是，有些jvm會(huì)在執(zhí)行前就加載這個(gè)類，而有些則在真正需要用的時(shí)候才會(huì)去加載它，這取決于具體的jvm實(shí)現(xiàn)。我們常用的hotspot虛擬機(jī)是采用的后者，就是說當(dāng)真正用到一個(gè)類的時(shí)候才對(duì)它進(jìn)行加載。

加載階段是類的生命周期中的第一個(gè)階段，加載階段之后，是連接階段。有一點(diǎn)需要注意，就是有時(shí)連接階段并不會(huì)等加載階段完全完成之后才開始，而是交叉進(jìn)行，可能一個(gè)類只加載了一部分之后，連接階段就已經(jīng)開始了。但是這兩個(gè)階段總的開始時(shí)間和完成時(shí)間總是固定的：加載階段總是在連接階段之前開始，連接階段總是在加載階段完成之后完成。

連接

連接階段比較復(fù)雜，一般會(huì)跟加載階段和初始化階段交叉進(jìn)行，這個(gè)階段的主要任務(wù)就是做一些加載后的驗(yàn)證工作以及一些初始化前的準(zhǔn)備工作，可以細(xì)分為三個(gè)步驟：驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析。

1、驗(yàn)證：當(dāng)一個(gè)類被加載之后，必須要驗(yàn)證一下這個(gè)類是否合法，比如這個(gè)類是不是符合字節(jié)碼的格式、變量與方法是不是有重復(fù)、數(shù)據(jù)類型是不是有效、繼承與實(shí)現(xiàn)是否合乎標(biāo)準(zhǔn)等等?？傊?，這個(gè)階段的目的就是保證加載的類是能夠被jvm所運(yùn)行。

2、準(zhǔn)備：準(zhǔn)備階段的工作就是為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)為jvm默認(rèn)的初值，對(duì)于非靜態(tài)的變量，則不會(huì)為它們分配內(nèi)存。有一點(diǎn)需要注意，這時(shí)候，靜態(tài)變量的初值為jvm默認(rèn)的初值，而不是我們?cè)诔绦蛑性O(shè)定的初值。jvm默認(rèn)的初值是這樣的：

• 基本類型（int、long、short、char、byte、boolean、float、double）的默認(rèn)值為0。
• 引用類型的默認(rèn)值為null。
• 常量的默認(rèn)值為我們程序中設(shè)定的值，比如我們?cè)诔绦蛑卸xfinal static int a = 100，則準(zhǔn)備階段中a的初值就是100。

3、解析：這一階段的任務(wù)就是把常量池中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用。那么什么是符號(hào)引用，什么又是直接引用呢？我們來舉個(gè)例子：我們要找一個(gè)人，我們現(xiàn)有的信息是這個(gè)人的身份證號(hào)是1234567890。只有這個(gè)信息我們顯然找不到這個(gè)人，但是通過公安局的身份系統(tǒng)，我們輸入1234567890這個(gè)號(hào)之后，就會(huì)得到它的全部信息：比如安徽省黃山市余暇村18號(hào)張三，通過這個(gè)信息我們就能找到這個(gè)人了。這里，123456790就好比是一個(gè)符號(hào)引用，而安徽省黃山市余暇村18號(hào)張三就是直接引用。在內(nèi)存中也是一樣，比如我們要在內(nèi)存中找一個(gè)類里面的一個(gè)叫做show的方法，顯然是找不到。但是在解析階段，jvm就會(huì)把show這個(gè)名字轉(zhuǎn)換為指向方法區(qū)的的一塊內(nèi)存地址，比如c17164，通過c17164就可以找到show這個(gè)方法具體分配在內(nèi)存的哪一個(gè)區(qū)域了。這里show就是符號(hào)引用，而c17164就是直接引用。在解析階段，jvm會(huì)將所有的類或接口名、字段名、方法名轉(zhuǎn)換為具體的內(nèi)存地址。

4、連接階段完成之后會(huì)根據(jù)使用的情況（直接引用還是被動(dòng)引用）來選擇是否對(duì)類進(jìn)行初始化。

初始化

如果一個(gè)類被直接引用，就會(huì)觸發(fā)類的初始化。在java中，直接引用的情況有：

通過new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象、讀取或設(shè)置類的靜態(tài)變量、調(diào)用類的靜態(tài)方法。

通過反射方式執(zhí)行以上三種行為。

初始化子類的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)父類的初始化。

作為程序入口直接運(yùn)行時(shí)（也就是直接調(diào)用main方法）。

除了以上四種情況，其他使用類的方式叫做被動(dòng)引用，而被動(dòng)引用不會(huì)觸發(fā)類的初始化。請(qǐng)看主動(dòng)引用的示例代碼：

import java.lang.reflect.Field;  
import java.lang.reflect.Method;  
 
class InitClass{  
    static {  
        System.out.println("初始化InitClass");  
    }  
    public static String a = null;  
    public static void method(){}  
}  
 
class SubInitClass extends InitClass{}  
 
public class Test1 {  
 
    /**  
     * 主動(dòng)引用引起類的初始化的第四種情況就是運(yùn)行Test1的main方法時(shí)  
     * 導(dǎo)致Test1初始化，這一點(diǎn)很好理解，就不特別演示了。  
     * 本代碼演示了前三種情況，以下代碼都會(huì)引起InitClass的初始化，  
     * 但由于初始化只會(huì)進(jìn)行一次，運(yùn)行時(shí)請(qǐng)將注解去掉，依次運(yùn)行查看結(jié)果。  
     * @param args  
     * @throws Exception  
     */ 
    public static void main(String[] args) throws Exception{  
    //  主動(dòng)引用引起類的初始化一: new對(duì)象、讀取或設(shè)置類的靜態(tài)變量、調(diào)用類的靜態(tài)方法。  
    //  new InitClass();  
    //  InitClass.a = "";  
    //  String a = InitClass.a;  
    //  InitClass.method();  
          
    //  主動(dòng)引用引起類的初始化二：通過反射實(shí)例化對(duì)象、讀取或設(shè)置類的靜態(tài)變量、調(diào)用類的靜態(tài)方法。  
    //  Class cls = InitClass.class;  
    //  cls.newInstance();  
          
    //  Field f = cls.getDeclaredField("a");  
    //  f.get(null);  
    //  f.set(null, "s");  
      
    //  Method md = cls.getDeclaredMethod("method");  
    //  md.invoke(null, null);  
              
    //  主動(dòng)引用引起類的初始化三：實(shí)例化子類，引起父類初始化。  
    //  new SubInitClass();  
 
    }  
} 

上面的程序演示了主動(dòng)引用觸發(fā)類的初始化的四種情況。

類的初始化過程是這樣的：按照順序自上而下運(yùn)行類中的變量賦值語句和靜態(tài)語句，如果有父類，則首先按照順序運(yùn)行父類中的變量賦值語句和靜態(tài)語句。先看一個(gè)例子，首先建兩個(gè)類用來顯示賦值操作：

public class Field1{  
    public Field1(){  
        System.out.println("Field1構(gòu)造方法");  
    }  
}  
public class Field2{  
    public Field2(){  
        System.out.println("Field2構(gòu)造方法");  
    }  
}  

下面是演示初始化順序的代碼：

class InitClass2{  
    static{  
        System.out.println("運(yùn)行父類靜態(tài)代碼");  
    }  
    public static Field1 f1 = new Field1();  
    public static Field1 f2;   
}  
 
class SubInitClass2 extends InitClass2{  
    static{  
        System.out.println("運(yùn)行子類靜態(tài)代碼");  
    }  
    public static Field2 f2 = new Field2();  
}  
 
public class Test2 {  
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{  
        new SubInitClass2();  
    }  
} 

上面的代碼中，初始化的順序是：第03行，第05行，第11行，第13行。第04行是聲明操作，沒有賦值，所以不會(huì)被運(yùn)行。而下面的代碼：

class InitClass2{  
    public static Field1 f1 = new Field1();  
    public static Field1 f2;  
    static{  
        System.out.println("運(yùn)行父類靜態(tài)代碼");  
    }  
}  
 
class SubInitClass2 extends InitClass2{  
    public static Field2 f2 = new Field2();  
    static{  
        System.out.println("運(yùn)行子類靜態(tài)代碼");  
    }  
}  
 
public class Test2 {  
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{  
        new SubInitClass2();  
    }  
}  

初始化順序?yàn)椋旱?2行、第05行、第10行、第12行，各位可以運(yùn)行程序查看結(jié)果。

在類的初始化階段，只會(huì)初始化與類相關(guān)的賦值語句和靜態(tài)語句，也就是有static關(guān)鍵字修飾的信息，沒有static修飾的賦值語句和靜態(tài)語句在實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候才會(huì)運(yùn)行。

使用

類的使用包括主動(dòng)引用和被動(dòng)引用，主動(dòng)引用在初始化的章節(jié)中已經(jīng)說過了，下面我們主要來說一下被動(dòng)引用：

• 引用父類的靜態(tài)字段，只會(huì)引起父類的初始化，而不會(huì)引起子類的初始化。
• 定義類數(shù)組，不會(huì)引起類的初始化。
• 引用類的常量，不會(huì)引起類的初始化。

被動(dòng)引用的示例代碼：

class InitClass{  
    static {  
        System.out.println("初始化InitClass");  
    }  
    public static String a = null;  
    public final static String b = "b";  
    public static void method(){}  
}  
 
class SubInitClass extends InitClass{  
    static {  
        System.out.println("初始化SubInitClass");  
    }  
}  
 
public class Test4 {  
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{  
    //  String a = SubInitClass.a;// 引用父類的靜態(tài)字段，只會(huì)引起父類初始化，而不會(huì)引起子類的初始化  
    //  String b = InitClass.b;// 使用類的常量不會(huì)引起類的初始化  
        SubInitClass[] sc = new SubInitClass[10];// 定義類數(shù)組不會(huì)引起類的初始化  
    }  
}  

最后總結(jié)一下使用階段：使用階段包括主動(dòng)引用和被動(dòng)引用，主動(dòng)飲用會(huì)引起類的初始化，而被動(dòng)引用不會(huì)引起類的初始化。

當(dāng)使用階段完成之后，java類就進(jìn)入了卸載階段。

卸載

關(guān)于類的卸載，筆者在單例模式討論篇：?jiǎn)卫Ｊ脚c垃圾回收一文中有過描述，在類使用完之后，如果滿足下面的情況，類就會(huì)被卸載：

該類所有的實(shí)例都已經(jīng)被回收，也就是java堆中不存在該類的任何實(shí)例。

加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收。

該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒有任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

如果以上三個(gè)條件全部滿足，jvm就會(huì)在方法區(qū)垃圾回收的時(shí)候?qū)︻愡M(jìn)行卸載，類的卸載過程其實(shí)就是在方法區(qū)中清空類信息，java類的整個(gè)生命周期就結(jié)束了。

總結(jié)

做java的朋友對(duì)于對(duì)象的生命周期可能都比較熟悉，對(duì)象基本上都是在jvm的堆區(qū)中創(chuàng)建，在創(chuàng)建對(duì)象之前，會(huì)觸發(fā)類加載（加載、連接、初始化），當(dāng)類初始化完成后，根據(jù)類信息在堆區(qū)中實(shí)例化類對(duì)象，初始化非靜態(tài)變量、非靜態(tài)代碼以及默認(rèn)構(gòu)造方法，當(dāng)對(duì)象使用完之后會(huì)在合適的時(shí)候被jvm垃圾收集器回收。讀完本文后我們知道，對(duì)象的生命周期只是類的生命周期中使用階段的主動(dòng)引用的一種情況（即實(shí)例化類對(duì)象）。而類的整個(gè)生命周期則要比對(duì)象的生命周期長(zhǎng)的多。

原文鏈接：http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7517213

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