【Kevin原創】Java 類與對象的初始化

面試的時候，經常會遇到這樣的筆試題：給你兩個類的代碼，它們之間是繼承的關系，每個類里只有構造器方法和靜態塊，它們只包含一些簡單的輸出字符串到控制台的代碼，然后讓我們寫出正確的輸出結果。這實際上是在考察我們對於類的初始化知識的了解。

首先，我們先看看下面的代碼，這就是很經典的考察方式。

public class InitField {
    public static void main(String[] args) {
        SuperInitField p = new SuperInitField();
        SuperInitField c = new SubInitField();
    }
}

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

}

class SubInitField extends SuperInitField {
    public SubInitField() {
        System.out.println("child");
    }
    static {
        System.out.println("static child");
    }
}

不管你是否能很快速的寫出正確的答案，我們先把這個程序放一邊，了解一下Java虛擬機初始化的原理。

JVM通過加裝、連接和初始化一個Java類型，使該類型可以被正在運行的Java程序所使用。類型的生命周期如下圖所示：

　　　　

裝載和連接必須在初始化之前就要完成。

類初始化階段，主要是為類變量賦予正確的初始值。這里的“正確”初始值指的是程序員希望這個類變量所具備的起始值。一個正確的初始值是通過類變量初始化語句或者靜態初始化語句給出的。初始化一個類包含兩個步驟：

　　1) 如果類存在直接超類的話，且直接超類還沒有被初始化，就先初始化直接超類。

　　2) 如果類存在一個類初始化方法，就執行此方法。

那什么時候類會進行初始化呢？Java 虛擬機規范為類的初始化時機做了嚴格定義：在首次主動使用時初始化。

那哪些情形才符合首次主動使用的標准呢？Java虛擬機規范對此作出了說明，他們分別是：

　　1) 創建類的新實例；

　　2) 調用類的靜態方法；

　　3) 操作類或接口的靜態字段（final字段除外）；

　　4) 調用Java的特定的反射方法；

　　5) 初始化一個類的子類；

　　6) 指定一個類作為Java虛擬機啟動時的初始化類。

除了以上六種情形以外，所有其它的方式都是被動使用的，不會導致類的初始化。

一旦一個類被裝載、連接和初始化，它就隨時可以使用了。現在我們來關注對象的實例化，對象實例化和初始化是就是對象生命的起始階段的活動。

Java編譯器為它編譯的每個類都至少生成一個實例初始化方法，即<init>()方法。源代碼中的每一個類的構造方法都有一個相對應的<init>()方法。如果類沒有明確地聲明任何構造方法，編譯器則為該類生成一個默認的無參構造方法，這個默認的構造器僅僅調用父類的無參構造器。
一個<init>()方法內包括的代碼內容可能有三種：調用另一個<init>() 方法；對實例變量初始化；構造方法體的代碼。
如果構造方法是明確地從調用同一個類中的另一個構造方法開始，那它對應的 <init>() 方法體內包括的內容為：
　　1) 一個對本類的<init>()方法的調用；
　　2) 實現了對應構造方法的方法體的字節碼。
如果構造方法不是通過調用自身類的其它構造方法開始，並且該對象不是 Object 對象，那 <init>() 法內則包括的內容為：
　　1) 一個父類的<init>()方法的調用；
　　2) 任意實例變量初始化方法的字節碼；
　　3) 實現了對應構造方法的方法體的字節碼。

通過上面的講解是不是對你理解Java類型的初始化有一定的幫助呢？

好，那我們再來分析一下開始的那段代碼：

　　SuperInitField p = new SuperInitField();
　　//SuperInitField的超類是Object
　　//創建SuperInitField對象，屬於首次主動使用，因此要先初始化Object類，然后再調用SuperInitField類變量初始化語句或者靜態初始化語句，所以要輸出static parent
　　//類被裝載、連接和初始化之后，創建一個對象，因此需要首先調用了Object的默認構造方法，然后再調用自己的構造方法，所以要輸出parent
　　
　　SuperInitField c = new SubInitField();
　　//SubInitField繼承自SuperInitField
　　//創建SubInitField對象，屬於首次主動使用，父類SuperInitField已被初始化，因此只要調用SubInitField類變量初始化語句或者靜態初始化語句，所以要輸出static child
　　//類被裝載、連接和初始化之后，創建一個對象，因此需要首先調用了SuperInitField的構造方法，然后再調用自己的構造方法，所以要輸出parent，然后再輸出child

到現在你應該大體了解了Java類初始化的原理了吧，那我就留一到練習題吧，寫出下列代碼的運行結果。

public class Test {
    public Test(){
        System.out.println("parent");
    }
    static{
        System.out.println("static parent");
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main");
    }
}

這道題是關於初始化順序的，已經有人寫過這方面的文章了，我就不多說了。

 

參考資料：《深入Java虛擬機》