Java天生可以动态扩展的语言特性就是依赖运行期动

态加载和动态连接这个特点实现的。为Java应用提供了极高的扩展性和灵活性，例如，编写一个面向接口的应用程序，可以等到运行时再指定其

实际的实现类，用户可以通过Java预置的或自定义类加载器，让某个本地的应用程序在运行时从网络

或其他地方上加载一个二进制流作为其程序代码的一部分。这种动态组装应用的方式目前已广泛应用

于Java程序之中，从最基础的Applet、JSP到相对复杂的OSGi技术，都依赖着Java语言运行期类加载才

得以诞生。

类加载的时机

一个类型从被加载到虚拟机内存中开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期将会经历加载

（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）、初始化

（Initialization）、使用（Using）和卸载（Unloading）七个阶段，其中验证、准备、解析三个部分统称

为连接（Linking）。

图7-1中，加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是确定的，类型的加载过程必须按

照这种顺序按部就班地开始，而解析阶段则不一定：它在某些情况下可以在初始化阶段之后再开始，

这是为了支持Java语言的运行时绑定特性（也称为动态绑定或晚期绑定）。请注意，这里笔者写的是

按部就班地“开始”，而不是按部就班地“进行”或按部就班地“完成”，强调这点是因为这些阶段通常都

是互相交叉地混合进行的，会在一个阶段执行的过程中调用、激活另一个阶段。

关于在什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段“加载”，《Java虚拟机规范》中并没有进行

强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，《Java虚拟机规范》

则是严格规定了有且只有六种情况必须立即对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然需要在此之

前开始）：

1）遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令时，如果类型没有进行过初始

化，则需要先触发其初始化阶段。能够生成这四条指令的典型Java代码场景有：

·使用new关键字实例化对象的时候。

·读取或设置一个类型的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）

的时候。

·调用一个类型的静态方法的时候。

2）使用java.lang.reflect包的方法对类型进行反射调用的时候，如果类型没有进行过初始化，则需

要先触发其初始化。3）当初始化类的时候，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。

4）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。

5）当使用JDK 7新加入的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解

析结果为REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial四种类型的方法句

柄，并且这个方法句柄对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

6）当一个接口中定义了JDK 8新加入的默认方法（被default关键字修饰的接口方法）时，如果有

这个接口的实现类发生了初始化，那该接口要在其之前被初始化。

对于这六种会触发类型进行初始化的场景，《Java虚拟机规范》中使用了一个非常强烈的限定语

——“有且只有”，这六种场景中的行为称为对一个类型进行主动引用。除此之外，所有引用类型的方

式都不会触发初始化，称为被动引用。

代码清单7-1 被动引用的例子之一

package org.fenixsoft.classloading;
/**
* 被动使用类字段演示一：
* 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化
**/
public class SuperClass {
	static {
		System.out.println("SuperClass init!");
	}
	public static int value = 123;
}
public class SubClass extends SuperClass {
	static {
		System.out.println("SubClass init!");
	}
}
/**
* 非主动使用类字段演示
**/
public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(SubClass.value);
	}
}

上述代码运行之后，只会输出“SuperClass init！”，而不会输出“SubClass init！”。对于静态字段，

只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会触发

父类的初始化而不会触发子类的初始化。至于是否要触发子类的加载和验证阶段，在《Java虚拟机规

范》中并未明确规定，所以这点取决于虚拟机的具体实现。对于HotSpot虚拟机来说，可通过-XX：

+TraceClassLoading参数观察到此操作是会导致子类加载的。意思是会加载链接而没有初始化。

被动引用的例子之二

package org.fenixsoft.classloading;
/**
* 被动使用类字段演示二：
* 通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化
**/
public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		SuperClass[] sca = new SuperClass[10];
	}
}

运行之后发现没有输出“SuperClass

init！”，说明并没有触发类org.fenixsoft.classloading.SuperClass的初始化阶段。

package org.fenixsoft.classloading;
/**
* 被动使用类字段演示三：
* 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的
类的初始化
**/
public class ConstClass {
	static {
		System.out.println("ConstClass init!");
	}
	public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}
/**
* 非主动使用类字段演示
**/
public class NotInitialization {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);
	}
}

上述代码运行之后，也没有输出“ConstClass init！”，这是因为虽然在Java源码中确实引用了ConstClass类的常量HELLOWORLD，但其实在编译阶段通过常量传播优化，已经将此常量的值“hello

world”直接存储在NotInitialization类的常量池中，以后NotInitialization对常量

ConstClass.HELLOWORLD的引用，实际都被转化为NotInitialization类对自身常量池的引用了。也就是

说，实际上NotInitialization的Class文件之中并没有ConstClass类的符号引用入口，这两个类在编译成

Class文件后就已不存在任何联系了。

接口的加载过程与类加载过程稍有不同，针对接口需要做一些特殊说明：接口也有初始化过程，

这点与类是一致的，上面的代码都是用静态语句块“static{}”来输出初始化信息的，而接口中不能使

用“static{}”语句块，但编译器仍然会为接口生成“<clinit>()”类构造器[2]，用于初始化接口中所定义的

成员变量。接口与类真正有所区别的是前面讲述的六种“有且仅有”需要触发初始化场景中的第三种：

当一个类在初始化时，要求其父类全部都已经初始化过了，但是一个接口在初始化时，并不要求其父

接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的时候（如引用接口中定义的常量）才会初始

化。

对于接口来说，情况就不同了。接口本身不包含任何实现代码，他只是定义一些方法前面和变量，而不会有实际的逻辑，所以对父接口不需要有依赖，因此它不需要像类那样进行复杂的初始化过程。