最近在刷面试题的时候遇到了一道比较有意思的题目。具体以下

很差意思，放错图了，下面的才是java

class SingleTon {
    private static SingleTon singleTon = new SingleTon();
    public static int count1;
    public static int count2 = 0;
 
    private SingleTon() {
        count1++;
        count2++;
    }
 
    public static SingleTon getInstance() {
        return singleTon;
    }
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon singleTon = SingleTon.getInstance();
        System.out.println("count1=" + singleTon.count1);
        System.out.println("count2=" + singleTon.count2);
    }
}

为了更好的弄明白其深层原理，我不得从新回顾整理了下Java的类加载机制。web

类的加载时机

类从被加载到虚拟机内存中开始，直到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载这7个阶段。其中，验证、准备和解析这三个部分统称为链接（linking）。
面试

其中，加载、验证、准备、初始化和卸载这五个阶段的顺序是肯定的，类的加载过程必须按照这种顺序循序渐进的“开始”（仅仅指的是开始，而非执行或者结束，由于这些阶段一般都是互相交叉的混合进行，一般会在一个阶段执行的过程当中调用或者激活另外一个阶段），而解析阶段则不必定（它在某些状况下能够在初始化阶段以后再开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定。数组

什么时候开始类的初始化

什么状况下须要开始类加载过程的第一个阶段:“加载”。虚拟机规范中并没强行约束，这点能够交给虚拟机的的具体实现自由把握，可是对于初始化阶段虚拟机规范是严格规定了以下几种状况，若是类未初始化会对类进行初始化。
1.建立类的实例安全

2.访问类的静态变量(除常量【被final修辞的静态变量】 缘由:常量一种特殊的变量，由于编译器把他们看成值(value)而不是域(field)来对待。若是你的代码中用到了常变量(constant variable)，编译器并不会生成字节码来从对象中载入域的值，而是直接把这个值插入到字节码中。这是一种颇有用的优化，可是若是你须要改变final域的值那么每一块用到那个域的代码都须要从新编译。数据结构

3.访问类的静态方法编辑器

4.反射如(Class.forName(“my.xyz.Test”))svg

5.当初始化一个类时，发现其父类还未初始化，则先出发父类的初始化布局

6.虚拟机启动时，定义了main()方法的那个类先初始化优化

以上状况称为称对一个类进行“主动引用”，除此种状况以外，均不会触发类的初始化，称为“被动引用”
接口的加载过程与类的加载过程稍有不一样。接口中不能使用static{}块。当一个接口在初始化时，并不要求其父接口所有都完成了初始化，只有真正在使用到父接口时（例如引用接口中定义的常量）才会初始化。

被动引用例子

1.子类调用父类的静态变量，子类不会被初始化。只有父类被初始化。。对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化。

2.经过数组定义来引用类，不会触发类的初始化

3.访问类的常量，不会初始化类

class SuperClass {
    static {
        System.out.println("superclass init");
    }
    public static int value = 123;
}
 
class SubClass extends SuperClass {
    static {
        System.out.println("subclass init");
    }
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SubClass.value);// 被动应用1
        SubClass[] sca = new SubClass[10];// 被动引用2
    }
}

程序运行输出
superclass init
123
从上面的输入结果证实了被动引用1与被动引用2

class ConstClass {
    static {
        System.out.println("ConstClass init");
    }
    public static final String HELLOWORLD = "hello world";
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ConstClass.HELLOWORLD);// 调用类常量
    }
}

程序输出结果
hello world
从上面的输出结果证实了被动引用3

类的加载过程

1.加载

“加载”(Loading)阶段是“类加载”(Class Loading)过程的第一个阶段，在此阶段，虚拟机须要完成如下三件事情：

一、 经过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流。

二、 将这个字节流所表明的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构。

三、 在Java堆中生成一个表明这个类的java.lang.Class对象，做为方法区这些数据的访问入口。

加载阶段便可以使用系统提供的类加载器在完成，也能够由用户自定义的类加载器来完成。加载阶段与链接阶段的部份内容(如一部分字节码文件格式验证动做)是交叉进行的，加载阶段还没有完成，链接阶段可能已经开始。

2 .验证

验证是链接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，而且不会危害虚拟机自身的安全。

Java语言自己是相对安全的语言，使用Java编码是没法作到如访问数组边界之外的数据、将一个对象转型为它并未实现的类型等，若是这样作了，编译器将拒绝编译。可是，Class文件并不必定是由Java源码编译而来，可使用任何途径，包括用十六进制编辑器(如UltraEdit)直接编写。若是直接编写了有害的“代码”(字节流)，而虚拟机在加载该Class时不进行检查的话，就有可能危害到虚拟机或程序的安全。

不一样的虚拟机，对类验证的实现可能有所不一样，但大体都会完成下面四个阶段的验证：文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证。

一、文件格式验证，是要验证字节流是否符合Class文件格式的规范，而且能被当前版本的虚拟机处理。如验证魔数是否0xCAFEBABE；主、次版本号是否正在当前虚拟机处理范围以内；常量池的常量中是否有不被支持的常量类型……该验证阶段的主要目的是保证输入的字节流能正确地解析并存储于方法区中，通过这个阶段的验证后，字节流才会进入内存的方法区中存储，因此后面的三个验证阶段都是基于方法区的存储结构进行的。

二、元数据验证，是对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求。可能包括的验证如：这个类是否有父类；这个类的父类是否继承了不容许被继承的类；若是这个类不是抽象类，是否实现了其父类或接口中要求实现的全部方法……

三、字节码验证，主要工做是进行数据流和控制流分析，保证被校验类的方法在运行时不会作出危害虚拟机安全的行为。若是一个类方法体的字节码没有经过字节码验证，那确定是有问题的；但若是一个方法体经过了字节码验证，也不能说明其必定就是安全的。

四、符号引用验证，发生在虚拟机将符号引用转化为直接引用的时候，这个转化动做将在“解析阶段”中发生。验证符号引用中经过字符串描述的权限定名是否能找到对应的类；在指定类中是否存在符合方法字段的描述符及简单名称所描述的方法和字段；符号引用中的类、字段和方法的访问性(private、protected、public、default)是否可被当前类访问

验证阶段对于虚拟机的类加载机制来讲，不必定是必要的阶段。若是所运行的所有代码确认是安全的，可以使用-Xverify：none参数来关闭大部分的类验证措施，以缩短虚拟机类加载时间。

3 准备

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一块儿分配在Java堆中。

public static int value=123;//在准备阶段value初始值为0 。在初始化阶段才会变为123 。

4 解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

符号引用（Symbolic Reference）：符号引用以一组符号来描述所引用的目标，符号能够是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标便可。符号引用与虚拟机实现的内存布局无关，引用的目标并不必定已经加载到内存中。

直接引用（Direct Reference）：直接引用能够是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。直接引用是与虚拟机实现的内存布局相关的，若是有了直接引用，那么引用的目标一定已经在内存中存在。

5 初始化

类初始化是类加载过程的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序能够经过自定义类加载器参与以外，其他动做彻底由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

初始化阶段是执行类构造器()方法的过程。()方法是由编译器自动收集类中的全部类变量的赋值动做和静态语句块(static{}块)中的语句合并产生的。

题目分析

经过从新解读类的加载时机和类的加载过程，而后咱们在经过上面的理论解读以前的题目

class SingleTon {
    private static SingleTon singleTon = new SingleTon();
    public static int count1;
    public static int count2 = 0;
 
    private SingleTon() {
        count1++;
        count2++;
    }
 
    public static SingleTon getInstance() {
        return singleTon;
    }
}
 
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon singleTon = SingleTon.getInstance();
        System.out.println("count1=" + singleTon.count1);
        System.out.println("count2=" + singleTon.count2);
    }
}

得出如下分析结论：

1:SingleTon singleTon = SingleTon.getInstance();调用了类的SingleTon调用了类的静态方法，触发类的初始化

2:类加载的时候在准备过程当中为类的静态变量分配内存并初始化默认值 singleton=null count1=0,count2=0

3:类初始化化，为类的静态变量赋值和执行静态代码快。singleton赋值为new SingleTon()调用类的构造方法

4:调用类的构造方法后count=1;count2=1

5:继续为count1与count2赋值,此时count1没有赋值操做,全部count1为1,可是count2执行赋值操做就变为0

最后总结

因为如今的市场大环境都在变化，若是说是再单纯的刷面试题确定是不行的了，因此就须要了解更多JAVA底层知识，能够关注个人公众号：Java开发之路，了解更多JAVA干货知识与资料。