Java类、实例的初始化顺序

今晚是阿里巴巴 2013 校园招聘的杭州站笔试。下午匆忙看了两张历年试卷,去现场打了瓶酱油。

题目总体考察点偏基础,倒数第二题(Java 附加题)比较有趣,考察了 Java 初始化机制的细节,在此摘录出来。

题目

求如下 java 代码的输出:

12345678910111213141516171819202122232425262728293031
class T  implements Cloneable{  public static int k = 0;  public static T t1 = new T("t1");  public static T t2 = new T("t2");  public static int i = print("i");  public static int n = 99;  public int j = print("j");  {      print("构造快");  }  static {      print("静态块");  }  public T(String str) {      System.out.println((++k) + ":" + str + "    i=" + i + "  n=" + n);      ++n; ++ i;  }  public static int print(String str){      System.out.println((++k) +":" + str + "   i=" + i + "   n=" + n);      ++n;      return ++ i;  }  public static void main(String[] args){      T t = new T("init");  }}

分析

代码主要考察的是类、变量初始化的顺序。

一般的,我们很清楚类需要在被实例化之前初始化,而对象的初始化则是运行构造方法中的代码。

本题的代码显然没有这么简单了。本题中涉及到了static {…}{…}这种形式的代码块,以及在类的静态变量中初始化该类的对象这种交错的逻辑,容易让人焦躁(类似于密集恐惧症吧=()。实际上,按照类的装载、链接和初始化逻辑,以及对象初始化的顺序来思考,不难得到答案。

代码组成

成员变量 2~6 行的变量是 static 的,为类 T 的静态成员变量,需要在类加载的过程中被执行初始化;第 8 行的int j则为实例成员变量,只再类被实例化的过程中初始化。

代码段 9~11 行为实例化的代码段,在类被实例化的过程中执行;13~15 行为静态的代码段,在类被加载、初始化的过程中执行。

方法 方法public static int print(String str)为静态方法,其实现中牵涉到 k,i,n 三个静态成员变量,实际上,这个方法是专门用来标记执行顺序的方法;T 的构造方法是个实例化方法,在 T 被实例化时调用。

main 方法 main 方法中实例化了一个 T 的实例。

执行顺序分析

在一个对象被使用之前,需要经历的过程有:类的装载 -> 链接(验证 -> 准备 -> 解析) -> 初始化 -> 对象实例化。(详情参见《Java 类的装载、链接和初始化》),这里需要注意的点主要有:

在类链接之后,类初始化之前,实际上类已经可以被实例化了。

就如此题代码中所述,在众多静态成员变量被初始化完成之前,已经有两个实例的初始化了。实际上,此时对类的实例化,除了无法正常使用类的静态承运变量以外(还没有保证完全被初始化),JVM 中已经加载了类的内存结构布局,只是没有执行初始化的过程。比如第 3 行public static T t1 = new T("t1");,在链接过程中,JVM 中已经存在了一个 t1,它的值为 null,还没有执行new T("t1")。又比如第 5 行的public static int i = print("i");,在没有执行初始化时,i 的值为 0.

先执行成员变量自身初始化,后执行static {…}{…}代码块中的内容。

如此策略的意义在于让代码块能处理成员变量相关的逻辑。如果不使用这种策略,而是相反先执行代码块,那么在执行代码块的过程中,成员变量并没有意义,代码块的执行也是多余。

类实例化的过程中,先执行隐式的构造代码,再执行构造方法中的代码 这里隐式的构造代码包括了{}代码块中的代码,以及实例成员变量声明中的初始化代码,以及父类的对应的代码(还好本题中没有考察到父类这一继承关系,否则更复杂;))。为何不是先执行显示的构造方法中的代码,再执行隐式的代码呢?这也很容易解释:构造方法中可能就需要使用到实例成员变量,而这时候,我们是期待实例变量能正常使用的。

有了如上的分析,也就能推到出最终的输出结果了。实际上,这几个原则都不需要死记硬背,完全能通过理解整个 JVM 的执行过程来梳理出思路的。

答案

1234567891011
1:j   i=0   n=02:构造快   i=1   n=13:t1    i=2  n=24:j   i=3   n=35:构造快   i=4   n=46:t2    i=5  n=57:i   i=6   n=68:静态块   i=7   n=999:j   i=8   n=10010:构造快   i=9   n=10111:init    i=10  n=102

参考:

《Java 构造方法中的执行顺序》

《Java 类的装载、链接和初始化》

http://biaobiaoqi.me/blog/2013/09/22/java-initialization/Creative Commons BY-NC-ND 3.0

不论你在什么时候结束,重要的是结束之后就不要悔恨

Java类、实例的初始化顺序

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