主动引用与被动引用

发表于2019-03-07更新于2022-04-30阅读次数

主动引用

当且只有出现以下5种场景去触发类进行初始化，才能称为对一个类进行主动引用。

  • 遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这四条字节码指令，如果类没有进行过初始化，则需要先对其进行初始化。
    生成这四条指令的最常见的Java代码场景是：
    1、使用new关键字实例化对象的时候；2、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰，已在编译器把结果放入常量池的静态字段除外）的时候；3、调用一个类的静态方法的时候。
    注意，newarray指令触发的只是数组类型本身的初始化，而不会导致其相关类型的初始化，比如，new String[]只会直接触发String[]类的初始化，也就是触发对类[Ljava.lang.String的初始化，而直接不会触发String类的初始化，
  • 使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
  • 当初始化一个类的时候，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。
  • 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。
  • 当使用jdk1.7动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic,REF_putstatic，REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行初始化，则需要先出触发其初始化。

被动引用

除以上的引用类的方式外，都不会触发初始化，称为被动引用。主要有以下3种场景：

  • 当访问一个静态域时，只有真正声明这个域的类才会初始化，通过子类引用父类的静态变量，不会导致子类初始化
  • 通过数组定义类引用，不会触发此类的初始化
  • 引用常量（final）不会触发此类的初始化（常量在编译阶段就存入调用类的常量池中了）

举例

1、通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类初始化

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public class SSClass{
    static{
        System.out.println("SSClass");
    }
}  

public class SClass extends SSClass{
    static{
        System.out.println("SClass init!");
    }

    public static int value = 123;

    public SClass(){
        System.out.println("init SClass");
    }
}

public class SubClass extends SClass{
    static{
        System.out.println("SubClass init");
    }

    static int a;

    public SubClass(){
        System.out.println("init SubClass");
    }
}

public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(SubClass.value);
    }
}
//输出结果
SSClass
SClass init!
123

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。在本例中，由于value字段是在类SClass中定义的，因此该类会被初始化；此外，在初始化类SClass时，虚拟机会发现其父类SSClass还未被初始化，因此虚拟机将先初始化父类SSClass，然后初始化子类SClass，而SubClass始终不会被初始化。

2、通过数组定义来引用类，不会触发此类的初始化

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public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        SClass[] sca = new SClass[10];
    }
}

上述案例运行之后并没有任何输出，说明虚拟机并没有初始化类SClass。但是，这段代码触发了另外一个名为[Lcn.edu.tju.rico.SClass的类的初始化。从类名称我们可以看出，这个类代表了元素类型为SClass的一维数组，它是由虚拟机自动生成的，直接继承于Object的子类，创建动作由字节码指令newarray触发。

3、常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并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

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public class ConstClass{

    static{
        System.out.println("ConstClass init!");
    }

    public static  final String CONSTANT = "hello world";
}

public class NotInitialization{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(ConstClass.CONSTANT);
    }
}
//输出结果
hello world

上述代码运行之后，只输出 “hello world”，这是因为虽然在Java源码中引用了ConstClass类中的常量CONSTANT，但是编译阶段将此常量的值“hello world”存储到了NotInitialization常量池中，对常量ConstClass.CONSTANT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，这两个类在编译为Class文件之后就不存在关系了。

题外话

类的实例化是指创建一个类的实例(对象)的过程
类的初始化是指为类中各个类成员(static修饰的成员变量)赋初始值的过程，是类生命周期中的一个阶段。

参考资料

(JVM类生命周期概述：加载时机与加载过程)[https://blog.csdn.net/justloveyou_/article/details/72466105]