Java类中的初始化顺序

Posted by JackPeng on July 5, 2016

Java类的初始化顺序

单一对象的初始化

废话先不说,先上一段代码:

public class MyClass {

public static void main(String[] args) {
    new Student();
}

static class Student {
    int age = defaultAge();
    static int height = defaultHeight();

    public Student() {
        System.out.println("construct " + this.age);
    }

    private int defaultAge() {
        System.out.println(age + " defaultAge");
        return 10;
    }

    static {
        System.out.println("static block");
    }

    {
        System.out.println("non-static block");
    }

    static int defaultHeight() {
        System.out.println(height + " defaultHeight");
        return 170;
    }
}
}      上面这一小段程序的输出顺序为:
 
 0 defaultHeight
 static block
 0 defaultAge
 non-static block
 construct 10

从输出的第一行可以看出,static的height变量在被defaultHeight()赋值前已经有了初始值,我这里称这一步为默认初始化这一点非常重要,所有的成员变量(不论是不是static的)在声明时如果显式进行了赋值,那么这个成员变量至少会被初始化两次,一次是编译器自动的初始化(基本类型像int、false初始化为0、false,对象初始化为null)也就是默认初始化,然后是显式初始化。 对于输出的其他行,大家应该没什么大问题,两大基本原则就是:

1 先初始化static成员,后初始化非static成员; static成员:

  static int height = defaultHeight();
  static {
            System.out.println("static block");
        }

非static成员:

  int age = defaultAge();
      {
            System.out.println("non-static block");
        }

2 static部分和非static部分分别遵循:先显式初始化(成员变量),后构造块初始化(如果有的话),最后调用构造函数进行初始化

《Thinking in java》中总结创建对象时成员的初始化过程(以一个Dog.java类为例):

1 首先需要明确的是,虽然构造函数没有显式用static声明,但所以类的构造函数都是static的注1。所以当第一次创建Dog对象或者访问Dog类中的static方法/成员,JVM必须通过classpath定位Dog.class文件。

2 当在classpath中找到Dog.class文件时JVM会进行加载,这时Dog类会对static相关部分(包括static成员变量与static块)进行默认初始化,而且也仅会执行这一次。

3 当我们用new Dog()创建Dog对象时,JVM会在heap上为其分配空间(由此可以看出类的static成员并不再这个类对象的heap中,我理解的应该在一个全局区的heap上)。

4 在为heap上的非static成员分配空间的同时按照其类型进行默认初始化(我这里这么理解的,在为成员变量分配空间时会按照其类型进行第一次初始化,如果不进行默认初始化,分配的空间的值是随机的,有点类型c语言中的野指针问题)。

5 如果成员变量被显式赋值过,现在进行显式初始化。

6 执行构造函数。

上面这6步大家务必好好理解,下面以阿里巴巴2014校招笔试题来练手,看看大家是否真正理解:

public class Alibaba {
public static int k = 0;
public static Alibaba t1 = new Alibaba("t1");
public static Alibaba t2 = new Alibaba("t2");
public static int i = print("i");
public static int n = 99;
private int a = 0;
public int j = print("j");
{
    print("构造块");
}
static {
    print("静态块");
}
public Alibaba(String str) {
    System.out.println((++k) + ":" + str + "   i=" + i + "    n=" + n);
    ++i;
    ++n;
}
public static int print(String str) {
    System.out.println((++k) + ":" + str + "   i=" + i + "    n=" + n);
    ++n;
    return ++i;
}
public static void main(String args[]) {
    Alibaba t = new Alibaba("init");
}
}

输出结果如下:

1:j   i=0    n=0
2:构造块   i=1    n=1
3:t1   i=2    n=2
4:j   i=3    n=3
5:构造块   i=4    n=4
6:t2   i=5    n=5
7:i   i=6    n=6
8:静态块   i=7    n=99
9:j   i=8    n=100
10:构造块   i=9    n=101
11:init   i=10    n=102

上面是程序的输出结果,下面我来一行行分析之。 我们要调用Alibaba类的static方法main,所以JVM会在classpath中加载Alibaba.class,然后对所有static的成员变量进行默认初始化。这时k、i、n被赋值为0,t1、t2被赋值为null。 又因为static变量被显式赋值了,所以进行显式初始化,当对t1进行显式赋值时,用new的方法调用了Alibaba的构造函数,所以这次需要对t1对象进行初始化。因为Alibaba所有static部分已经在第一步中初始化过了(虽然第一步中还没有执行static块,但在初始化t1时也不会去执行static块,因为JVM认为这次是第二次加载Alibaba这个类了,所有的static部分都会被忽略掉),所以这次直接初始化非static部分。于是有了

1:j   i=0    n=0
2:构造块   i=1    n=1
3:t1   i=2    n=2

接着对t2进行赋值,过程与t1相同

4:j   i=3    n=3
5:构造块   i=4    n=4
6:t2   i=5    n=5

t1、t2这两个static成员变量赋值完后到了static的i与n,于是有了下面的输出:

 7:i   i=6    n=6

到现在为止,所有的static的成员变量已经被第二次赋值过了,下面到static块了

8:静态块   i=7    n=99

至此,所有的static部分赋值完毕了,下面开始执行main方法里面的内容,因为main方法的第一行就又用new的方式调用了Alibaba的构造函数,所以其过程与t1、t2类似

9:j   i=8    n=100
10:构造块   i=9    n=101
11:init   i=10    n=102

经过上面这6步,Alibaba这个类的初始化过程就完全结束了。

有继承关系的对象初始化

上面介绍了单个对象的初始化顺序,有了这些基础下面在看个带有继承关系的类的初始化过程:

class Insect {
private int i = 9;
protected int j;
Insect() {
    System.out.println("i = " + i + " j = " + j);
    j = 39;
}
private static int x1 = printInit("static Insect.x1 initialized");;
static int printInit(String s) {
    System.out.println(s);
    return 47;
}
}
public class Beetle extends Insect {
private int k = printInit("Beetle.k initialized");
public Beetle() {
    System.out.println("k = " + k);
    System.out.println("j = " + j);
}
private static int x2 = printInit("static Beetle.x2 initialized");
public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Beetle constructor");
    Beetle b = new Beetle();
}
}

当初始化的对象具有继承关系时,也是遵循单一对象初始化时的两大原则的。只不过在考虑static部分,非static部分时需要把子类与父类结合起来整体来看。

static Insect.x1 initialized
static Beetle.x2 initialized
Beetle constructor
i = 9 j = 0
Beetle.k initialized
k = 47
j = 39

注1. 这里好像和我上面说的两大基本原则矛盾,不是说最后执行构造函数,请注意这里的构造函数必须与new来搭配使用,也就是说我们不能在程序中像普通函数调用那样直接使用

Dog();

的这种方式来调用Dog的构造函数,编译器会报找不到Dog()这个方法的错误,这里可能是java中对new进行了特殊处理,使得身为static的构造函数,在初始化阶段的最后执行。