Java基础温习 （5）Java类和对象的初始化顺序

本文摘录于http://blog.csdn.net/socoolfj/archive/2006/05/23/750425.aspx，并修改例子的代码，加上自己的见解。

类装载步骤

在Java中，类装载器把一个类装入Java虚拟机中，要经过三个步骤来完成：装载、链接和初始化，其中链接又可以分成校验、准备和解析三步，除了解析外，其它步骤是严格按照顺序完成的，各个步骤的主要工作如下：

装载：查找和导入类或接口的二进制数据；

链接：执行下面的校验、准备和解析步骤，其中解析步骤是可以选择的；

校验：检查导入类或接口的二进制数据的正确性；

准备：给类的静态变量分配并初始化存储空间；

解析：将符号引用转成直接引用；

初始化：激活类的静态变量的初始化Java代码和静态Java代码块。

其中 初始化（initialization）包含两部分：

1.类的初始化（initialization class & interface）

2.对象的创建（creation of new class instances）。

因为类的初始化其实是类加载（loading of classes）的最后一步，所以很多书中把它归结为“对象的创建”的第一步。其实只是看问题的角度不同而已。为了更清楚的理解，这里还是分开来。

顺序：

因为类的加载肯定是第一步的，所以类的初始化在前。大体的初始化顺序是：

类初始化 -> 子类构造函数 -> 父类构造函数 -> 实例化成员变量 -> 继续执行子类构造函数的语句

下面结合例子，具体解释一下。

1. 类的初始化（Initialization classes and interfaces）

其实很简单，具体来说有：

（a）初始化类（initialization of class），是指初始化static field 和执行static初始化块。

public class Demo{
//初始化static field,
//其中= "initialization static field"又叫做static field initializer
private static String str = "initialization static field";

//初始化块，又叫做static initializer，或 static initialization block
static {
System.out.println("This is static initializer");
}
}

btw，有些书上提到static initializer 和 static field initializer 的概念，与之对应的还有 instance initializer 和 instance variable initializer。例子中的注释已经解释了其含义。

（b）初始化接口（initialization of interface），是指初始化定义在该interface中的field。

*注意*

1. initialization classes 时，该class的superclass 将首先被初始化，但其实现的interface则不会。

initialization classes 时，该class的superclass，以及superlcass的superclass 会首先被递归地初始化，一直到java.lang.Object为止。但initialiazation interface的时候，却不需如此，只会初始化该interface本身。

2. 对于由引用类变量（class field）所引发的初始化，只会初始化真正定义该field的class。

3. 如果一个static field是编译时常量（compile-time constant），则对它的引用不会引起定义它的类的初始化。

为了帮助理解最后两点，请试试看下面的例子：

Initialization类

public class Initialization {

static {
System.out.println("Initialization Main class");
}

public static void main(String[] args)  {
System.out.println(Sub.y);
System.out.println(Sub.x);
System.out.println(Sub.z);
}
}

Sub类

public class Sub extends Super {
public static final int y = 2005;
public static int z;

static {
System.out.println("Initialization Sub");
}
}

Super类

public class Super {
public static int x = 2006;

static {
System.out.println("Initialization Super");
}
}

输入结果

Initialization Main class
2005
Initialization Super
2006
Initialization Sub
0

从这个结果可以看到，

1. static块在类中会先执行；(实际上是先加载static成员变量，然后是static代码块)

2. static 的final变量不会引起类的初始化；

3. 子类Sub引用父类Super里面的变量，就会引起父类的初始化，但不会引起子类的初始化；

4. static的成员变量也有默认值。

2. 对象的创建（creation of new class instances）

看例子来说明：

InitializationOrder类

public class InitializationOrder {
public static void main(String[] args) {
SubClass sb = new SubClass();
}
}

SuperClass类

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

SuperClass(String str){
System.out.println(str);
}
}

Interface类

interface Interface{
static SuperClass su = new SuperClass("Interface new SuperClass");
}

SubClass类

public class SubClass extends SuperClass implements Interface{

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

private SuperClass su = new SuperClass("initialization variable");

SubClass() {
super("super");
new SuperClass("new SuperClass");
}
}

输出结果

SuperClass static
SubClass static
super
initialization variable
new SuperClass

解释一下：
1) Java虚拟机要执行InitializationOrder类中的static 方法main()，这引起了类的初始化。开始初始化InitializationOrder类。具体的步骤略去不说。
2) InitializationOrder类初始化完毕后，开始执行main()方法。语句SubClass sb = new SubClass()将创建一个SubClass对象。加载类SubClass后对其进行类初始化，因为Subclass有一个父类SuperClass，所以先初始化SuperClass类。于是看到输出“SuperClass static”。
3) SuperClass类初始化完毕后，开始初始化SubClass类，输出“SubClass static”。
4) 至此，类的加载工作全部完成。开始进入创建SubClass的对象过程。先为SubClass类和其父类SuperClass类分配内存空间，这时Super su 被赋值为null。
5) 执行构造函数SubClass()，执行super(), 调用父类的构造函数，输出“super”。
6) 初始化SubClass类的成员变量su，输出“initialization variable”。
7) 继续执行构造函数的剩余部分，执行new SuperClass("new SuperClass")，输出“new SuperClass”，这时Super su 被赋值新建对象的引用。
8) 而SubClass虽然实现了接口Interface，但是初始化它的时候并不会引起接口的初始化，所以接口Interface中的static SuperClass su = new SuperClass("Interface new SuperClass")自始至终都没有被执行到。

所以对象的创建，具体步骤如下：
(1) 所有的成员变量—包括该类，及它的父类中的成员变量--被分配内存空间，并赋予默认值。（这里是第一次初始化成员变量）
(2) 为所调用的构造函数初始化其参数变量。（如果有参数）
(3) 如果在构造函数中用this 调用了同类中的其他构造函数，则按照步骤(2)~(6)去处理被调用到的构造函数。
(4) 如果在构造函数中用super调用了其父类的构造函数，则按照步骤(2)~(6)去处理被调用到的父类构造函数。
(5) 按照书写顺序，执行instance initializer 和 instance variable initializer来初始化成员变量。（这里是第二次初始化成员变量）
(6) 按照书写顺序，执行构造函数的其余部分。

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总结：
从类的初始化和对象的创建步骤，可以知道，一个类是先初始化static的变量和static句块，然后在分配该类以及父类的成员变量的内存空间，赋予默认值，然后开始调用构造函数。而子类和父类之间，则先初始化和创建父类，然后在初始化和创建子类的。

因此当我们引用类的static变量时，是没有分配该类以及父类的成员变量的内存空间的。