Initialization in《The Java® Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition》

类（如果无特殊说明，本文中的“类”表示类和接口，下同）的初始化主要包括初始化的同步及执行其初始化方法<clinit>。

在以下几种情况下会触发类的初始化：

（1）执行JVM指令：new、getstatic、putstatic、invokestatic，会触发指令后的引用所指向类的初始化（若未初始化），即在java代码中体现为new一个对象，访问一个类的静态属性或静态方法；
（2）第一次调用2(REF_getStatic)、4(REF_putStatic)、6(REF_invokeStatic)类型的解析后的java.lang.invoke.MethodHandle实例，即在java代码中体现为访问一个类的静态属性或静态方法；
（3）调用某些反射方法，例如调用java.lang.Class类或调用java.lang.reflect包中的反射方法；
（4）子类的初始化会触发当前类的初始化；
（5）作为JVM启动的初始类（initial class）。

从线程角度，JVM是基于多线程设计的。所以对一个类的初始化也要考虑到初始化的同步问题。经过类的验证（Verification）和准备（Preparation）后的Class对象会处于以下几种初始化状态：

（1）该Class对象已经验证和准备，但还未初始化；
（2）该Class对象正在某一个线程中进行初始化；
（3）该Class对象已经初始化成功，处于待用状态；
（4）该Class对象处于初始化异常状态，可能之前已经尝试过初始化，但未成功。

任何一个类C都有唯一的初始化锁，假设为LC，假设有多个线程可能会进行类C的初始化，则类C的初始化过程如下（以下过程是从当前线程的角度来描述的）：

（1）当前线程与多个线程竞争LC，当前线程等待直到获取到LC；
（2）若类C的Class对象表示其他的某一个线程T1正在进行类C的初始化，则当前线程释放LC，当前线程阻塞直到通知类C的初始化已经完成；
（3）若类C的Class对象表示当前线程正在进行类C的初始化，这一定是初始化的一个递归请求，则当前线程释放LC，初始化正常完成；
（4）若类C的Class对象表示类C处于已初始化状态，则当前线程释放LC，初始化正常完成；
（5）若类C的Class对象表示类C处于初始化异常状态，则停止初始化，当前线程释放LC，抛出NoClassDefFoundError异常；
（6）否则，记录当前线程正在进行类C的初始化，当前线程释放LC，然后按照ClassFile结构中的顺序，用静态常量ConstantValue属性中的值初始化静态常量（final static）；
（7）若类C为class，有superclass SC，且SC还未初始化，则按照（1）—（6）递归对superclass进行初始化。若SC初始化异常，当前线程获取LC，标记类C的Class对象为初始化异常状态，通知其他等待线程，然后释放LC，抛出SC出现的异常，异常结束初始化；
（8）JVM通过询问类C的“the defining loader”，确定类C是否满足执行初始化方法<clinit>所需要的要求；
（9）执行类C的初始化方法<clinit>；
（10）若执行<clinit>成功，则当前线程获取LC，标记类C的Class对象为已初始化状态，通知其他等待线程，然后释放LC，初始化成功完成；
（11）若执行<clinit>抛出异常，假设异常为E：如果E不为Error类型，则创建ExceptionInInitializerError异常，E作为其参数，用创建的ExceptionInInitializerError异常进行后续操作；如果ExceptionInInitializerError因为OutOfMemoryError而创建失败，则用OutOfMemoryError异常进行后续的操作；
（12）获取LC，标记类C的Class对象为初始化异常状态，通知其他等待线程，然后释放LC，抛出上一步出现的异常，完成初始化过程。
附上官方《The Java® Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition》链接：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/index.html。

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