一道面试题引出的Java加载、链接与初始化verification、preparation、resolution、initialization过程

背景试题

case 1

public class JavaLoading {

    private static int NUM = 3;
    private static JavaLoading INSTANCE = new JavaLoading();

    private JavaLoading() {

        NUM++;
    }

   public static void main(String[] args) {

        System.out.println(INSTANCE.NUM);
    }
}

case 2

public class JavaLoading {
    
    private static JavaLoading INSTANCE = new JavaLoading();
    private static int NUM = 3;

    private JavaLoading() {

        NUM++;
    }

   public static void main(String[] args) {

        System.out.println(INSTANCE.NUM);
    }
}

思考三秒钟……

case 1的输出是：4

case 2的输出是：3

根据java虚拟机规范，一个class被加载进内存后，需要进行链接(linking)与初始化(initialization)两步，

其中链接又分：验证(verification)、准备(preparation)、解析(resolution)三小步

链接 linking

验证(verification)

确保class文件符合规范，能被虚拟机正确的识别

准备(preparation)

Preparation involves creating the static fields for a class or interface and initializing such fields to their default values (§2.3, §2.4). This does not require the execution of any Java Virtual Machine code; explicit initializers for static fields are executed as part of initialization (§5.5), not preparation

准备阶段的工作包括为类和接口的静态成员变量赋默认值，这个阶段不会执行任何java虚拟机代码，静态变量的赋初始值是在初始化阶段，而不是在准备阶段(explicit initializers for static fields are executed as part of initialization , not preparation)

解析(resolution)

解析就是根据运行时常量池里的符号引用来动态决定具体值得过程。

初始化 (initialization)

初始化就是执行初始化方法，静态变量的初始值在这个阶段完成赋值。

类和接口初始化的条件

1. 执行下列需要引用类或者接口的java虚拟机指令时，new/getstatic/putstatic或者invokestatic
2. 在初次调用java.lang.invoke.MethodHandle实例时
3. 在调用类库中的某些放射方法时，例如Class类中的java.lang.reflect包中的反射方法
4. 在对类的某个子类进行初始化时
5. 在它被选定为java虚拟机启动时的初始类时

分析

回过头再去分析，case 1

public class JavaLoading {

    private static int NUM = 3;
    private static JavaLoading INSTANCE = new JavaLoading();

    private JavaLoading() {

        NUM++;
    }


    /**
     * preparation 阶段 NUM = 0，INSTANCE = null
     * initialization阶段 NUM = 3，INSTANCE = new JavaLoading()，在构造函数里 NUM++了
     * 所以 NUM 最终值是 4
     */
   public static void main(String[] args) {

        System.out.println(INSTANCE.NUM);
    }
}

分析，case 2

public class JavaLoading {
    
    private static JavaLoading INSTANCE = new JavaLoading();
    private static int NUM = 3;

    private JavaLoading() {

        NUM++;
    }


    /**
     * preparation 阶段 INSTANCE = null， NUM = 0
     * initialization阶段 INSTANCE = new JavaLoading()，在构造函数里 NUM++了，NUM变成了1，再执行 NUM = 3，
     * 所以 NUM 最终值是 3
     */
   public static void main(String[] args) {

        System.out.println(INSTANCE.NUM);
    }
}

你学废了吗？