Java類繼承關系中的初始化順序實例詳解
本文實例講述了Java類繼承關系中的初始化順序。分享給大家供大家參考，具體如下：
Java類初始化的順序經常讓人犯迷糊，現(xiàn)在本文嘗試著從JVM的角度，對Java非繼承和繼承關系中類的初始化順序進行試驗，嘗試給出JVM角度的解釋。
非繼承關系中的初始化順序
對于非繼承關系，主類InitialOrderWithoutExtend中包含了靜態(tài)成員變量（類變量）SampleClass 類的一個實例，普通成員變量SampleClass 類的2個實例（在程序中的順序不一樣）以及一個靜態(tài)代碼塊，其中靜態(tài)代碼塊中如果靜態(tài)成員變量sam不為空，則改變sam的引用。main()方法中創(chuàng)建了2個主類對象，打印2個主類對象的靜態(tài)成員sam的屬性s。
代碼1：
package com.j2se;
public class InitialOrderWithoutExtend {
static SampleClass sam = new SampleClass("靜態(tài)成員sam初始化");
SampleClass sam1 = new SampleClass("普通成員sam1初始化");
static {
System.out.println("static塊執(zhí)行");
if (sam == null)
System.out.println("sam is null");
sam = new SampleClass("靜態(tài)塊內初始化sam成員變量");
}
SampleClass sam2 = new SampleClass("普通成員sam2初始化");
InitialOrderWithoutExtend() {
System.out.println("InitialOrderWithoutExtend默認構造函數(shù)被調用");
}
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建第1個主類對象
System.out.println("第1個主類對象：");
InitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();
// 創(chuàng)建第2個主類對象
System.out.println("第2個主類對象：");
InitialOrderWithoutExtend ts2 = new InitialOrderWithoutExtend();
// 查看兩個主類對象的靜態(tài)成員：
System.out.println("2個主類對象的靜態(tài)對象：");
System.out.println("第1個主類對象, 靜態(tài)成員sam.s: " + ts.sam);
System.out.println("第2個主類對象, 靜態(tài)成員sam.s: " + ts2.sam);
}
}
class SampleClass {
// SampleClass 不能包含任何主類InitialOrderWithoutExtend的成員變量
// 否則導致循環(huán)引用，循環(huán)初始化，調用棧深度過大
// 拋出 StackOverFlow 異常
// static InitialOrderWithoutExtend iniClass1 = new InitialOrderWithoutExtend("靜態(tài)成員iniClass1初始化");
// InitialOrderWithoutExtend iniClass2 = new InitialOrderWithoutExtend("普通成員成員iniClass2初始化");
String s;
SampleClass(String s) {
this.s = s;
System.out.println(s);
}
SampleClass() {
System.out.println("SampleClass默認構造函數(shù)被調用");
}
@Override
public String toString() {
return this.s;
}
}
輸出結果：
靜態(tài)成員sam初始化 static塊執(zhí)行 靜態(tài)塊內初始化sam成員變量 第1個主類對象： 普通成員sam1初始化 普通成員sam2初始化 InitialOrderWithoutExtend默認構造函數(shù)被調用 第2個主類對象： 普通成員sam1初始化 普通成員sam2初始化 InitialOrderWithoutExtend默認構造函數(shù)被調用 2個主類對象的靜態(tài)對象： 第1個主類對象, 靜態(tài)成員sam.s: 靜態(tài)塊內初始化sam成員變量 第2個主類對象, 靜態(tài)成員sam.s: 靜態(tài)塊內初始化sam成員變量
由輸出結果可知，執(zhí)行順序為：
- static靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)成員
- 普通成員
- 構造函數(shù)執(zhí)行
當具有多個靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊或者多個普通成員時，初始化順序和成員在程序中申明的順序一致。
注意到在該程序的靜態(tài)代碼塊中，修改了靜態(tài)成員sam的引用。main()方法中創(chuàng)建了2個主類對象，但是由輸出結果可知，靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊只進行了一次初始化，并且新建的2個主類對象的靜態(tài)成員sam.s是相同的。由此可知，類的靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊在類加載中是最先進行初始化的，并且只進行一次。該類的多個實例共享靜態(tài)成員，靜態(tài)成員的引用指向程序最后所賦予的引用。
繼承關系中的初始化順序
此處使用了3個類來驗證繼承關系中的初始化順序：Father父類、Son子類和Sample類。父類和子類中各自包含了非靜態(tài)代碼區(qū)、靜態(tài)代碼區(qū)、靜態(tài)成員、普通成員。運行時的主類為InitialOrderWithExtend類，main()方法中創(chuàng)建了一個子類的對象，并且使用Father對象指向Son類實例的引用（父類對象指向子類引用，多態(tài)）。
代碼2：
package com.j2se;
public class InitialOrderWithExtend {
public static void main(String[] args) {
Father ts = new Son();
}
}
class Father {
{
System.out.println("父類 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行");
}
static {
System.out.println("父類 static塊 1 執(zhí)行");
}
static Sample staticSam1 = new Sample("父類 靜態(tài)成員 staticSam1 初始化");
Sample sam1 = new Sample("父類 普通成員 sam1 初始化");
static Sample staticSam2 = new Sample("父類 靜態(tài)成員 staticSam2 初始化");
static {
System.out.println("父類 static塊 2 執(zhí)行");
}
Father() {
System.out.println("父類 默認構造函數(shù)被調用");
}
Sample sam2 = new Sample("父類 普通成員 sam2 初始化");
{
System.out.println("父類 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行");
}
}
class Son extends Father {
{
System.out.println("子類 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行");
}
static Sample staticSamSub1 = new Sample("子類 靜態(tài)成員 staticSamSub1 初始化");
Son() {
System.out.println("子類 默認構造函數(shù)被調用");
}
Sample sam1 = new Sample("子類 普通成員 sam1 初始化");
static Sample staticSamSub2 = new Sample("子類 靜態(tài)成員 staticSamSub2 初始化");
static {
System.out.println("子類 static塊1 執(zhí)行");
}
Sample sam2 = new Sample("子類 普通成員 sam2 初始化");
{
System.out.println("子類 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行");
}
static {
System.out.println("子類 static塊2 執(zhí)行");
}
}
class Sample {
Sample(String s) {
System.out.println(s);
}
Sample() {
System.out.println("Sample默認構造函數(shù)被調用");
}
}
運行結果：
父類 static塊 1 執(zhí)行 父類 靜態(tài)成員 staticSam1 初始化 父類 靜態(tài)成員 staticSam2 初始化 父類 static塊 2 執(zhí)行 子類 靜態(tài)成員 staticSamSub1 初始化 子類 靜態(tài)成員 staticSamSub2 初始化 子類 static塊1 執(zhí)行 子類 static塊2 執(zhí)行 父類 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行 父類 普通成員 sam1 初始化 父類 普通成員 sam2 初始化 父類 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行 父類 默認構造函數(shù)被調用 子類 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行 子類 普通成員 sam1 初始化 子類 普通成員 sam2 初始化 子類 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行 子類 默認構造函數(shù)被調用
由輸出結果可知，執(zhí)行的順序為：
- 父類靜態(tài)代碼區(qū)和父類靜態(tài)成員
- 子類靜態(tài)代碼區(qū)和子類靜態(tài)成員
- 父類非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員
- 父類構造函數(shù)
- 子類非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員
- 子類構造函數(shù)
與非繼承關系中的初始化順序一致的地方在于，靜態(tài)代碼區(qū)和父類靜態(tài)成員、非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員是同一級別的，當存在多個這樣的代碼塊或者成員時，初始化的順序和它們在程序中申明的順序一致；此外，靜態(tài)代碼區(qū)和靜態(tài)成員也是僅僅初始化一次，但是在初始化過程中，可以修改靜態(tài)成員的引用。
初始化順序圖示
非繼承關系
繼承關系
類初始化順序的JVM解釋
類初始化順序受到JVM類加載機制的控制，類加載機制包括加載、驗證、準備、解析、初始化等步驟。不管是在繼承還是非繼承關系中，類的初始化順序主要受到JVM類加載時機、解析和clinit()初始化規(guī)則的影響。
加載時機
加載是類加載機制的第一個階段，只有在5種主動引用的情況下，才會觸發(fā)類的加載，而在其他被動引用的情況下并不會觸發(fā)類的加載。關于類加載時機和5中主動引用和被動引用詳見【深入理解JVM】：類加載機制。其中3種主動引用的形式為：
- 程序啟動需要觸發(fā)main方法的時候，虛擬機會先觸發(fā)這個類的初始化
- 使用new關鍵字實例化對象、讀取或設置一個類的靜態(tài)字段（被final修飾、JIT時放入常量池的靜態(tài)字段除外）、調用一個類的靜態(tài)方法，會觸發(fā)初始化
- 當初始化一個類的時候，如果其父類沒有初始化，則需要先觸發(fā)其父類的初始化
代碼1中觸發(fā)main()方法前，需要觸發(fā)主類InitialOrderWithoutExtend的初始化，主類初始化觸發(fā)后，對靜態(tài)代碼區(qū)和靜態(tài)成員進行初始化后，打印”第1個主類對象：”，之后遇到newInitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();，再進行其他普通變量的初始化。
代碼2是繼承關系，在子類初始化前，必須先觸發(fā)父類的初始化。
類解析在繼承關系中的自下而上遞歸
類加載機制的解析階段將常量池中的符號引用替換為直接引用，主要針對的是類或者接口、字段、類方法、方法類型、方法句柄和調用點限定符7類符號引用。關于類的解析過程詳見【深入理解JVM】：類加載機制。
而在字段解析、類方法解析、方法類型解析中，均遵循繼承關系中自下而上遞歸搜索解析的規(guī)則，由于遞歸的特性（即數(shù)據(jù)結構中棧的“后進先出”），初始化的過程則是由上而下、從父類到子類的初始化順序。
初始化clinit()方法
初始化階段是執(zhí)行類構造器方法clinit() 的過程。clinit() 是編譯器自動收集類中所有類變量（靜態(tài)變量）的賦值動作和靜態(tài)語句塊合并生成的。編譯器收集的順序是由語句在源文件中出現(xiàn)的順序決定的。JVM會保證在子類的clinit() 方法執(zhí)行之前，父類的clinit() 方法已經執(zhí)行完畢。
因此所有的初始化過程中clinit()方法，保證了靜態(tài)變量和靜態(tài)語句塊總是最先初始化的，并且一定是先執(zhí)行父類clinit()，在執(zhí)行子類的clinit()。
代碼順序與對象內存布局
在前面的分析中我們看到，類的初始化具有相對固定的順序：靜態(tài)代碼區(qū)和靜態(tài)變量先于非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員，先于構造函數(shù)。在相同級別的初始化過程中，初始化順序與變量定義在程序的中順序是一致的。
而代碼順序在對象內存布局中同樣有影響。（關于JVM對象內存布局詳見【深入理解JVM】：Java對象的創(chuàng)建、內存布局、訪問定位。）
在HotSpot虛擬機中，對象在內存中存儲的布局可以分為3塊區(qū)域：對象頭(Header)、實例數(shù)據(jù)(Instance Data)和對齊填充(Padding)。而實例數(shù)據(jù)是對象真正存儲的有效信息，也是程序代碼中所定義的各種類型的字段內容。
無論是從父類繼承還是子類定義的，都需要記錄下來，這部分的存儲順序JVM參數(shù)和字段在程序源碼中定義順序的影響。HotSpot虛擬機默認的分配策略為longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oop，從分配策略中可以看出，相同寬度的字段總是分配到一起。滿足這個條件的前提下，父類中定義的變量會出現(xiàn)在子類之前。不過，如果啟用了JVM參數(shù)CompactFields（默認為true，啟用），那么子類中較窄的變量也可能會插入到父類變量的空隙中。
更多java相關內容感興趣的讀者可查看本站專題：《Java面向對象程序設計入門與進階教程》、《Java數(shù)據(jù)結構與算法教程》、《Java操作DOM節(jié)點技巧總結》、《Java文件與目錄操作技巧匯總》和《Java緩存操作技巧匯總》
希望本文所述對大家java程序設計有所幫助。
相關文章
Java鏈表（Linked List）基本原理與實現(xiàn)方法入門示例
這篇文章主要介紹了Java鏈表（Linked List）基本原理與實現(xiàn)方法,結合實例形式分析了Java鏈表（Linked List）的功能、原理、實現(xiàn)方法與操作注意事項,需要的朋友可以參考下2020-03-03
MyBatis?handleResultSet結果集解析過程示例
這篇文章主要為大家介紹了MyBatis?handleResultSet結果集解析過程示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪2023-02-02
在這篇文章中，小編將帶大家了解一下Java數(shù)據(jù)結構中鏈表的增刪查改（以下結果均在IDEA中編譯）希望在方便自己復習的同時也能幫助到大家2022-09-09
MyBatis-Plus通過version機制實現(xiàn)樂觀鎖的思路
version機制的核心思想就是，假設發(fā)生并發(fā)沖突的幾率很低，只有當更新數(shù)據(jù)的時候采取檢查是否有沖突，而判斷是否有沖突的依據(jù)就是version的值是否被改變了，這篇文章主要介紹了MyBatis-Plus通過version機制實現(xiàn)樂觀鎖的思路,需要的朋友可以參考下2021-09-09
這篇文章主要介紹了詳解spring cloudhystrix緩存功能的使用，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧2018-08-08
這篇文章主要介紹了springboot實現(xiàn)文件上傳步驟解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2019-12-12
JDK1.8中ConcurrentHashMap中computeIfAbsent死循環(huán)bug問題
這篇文章主要介紹了JDK1.8中ConcurrentHashMap中computeIfAbsent死循環(huán)bug,本文給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下2020-08-08
俗話說：工欲善其事必先利其器，既然要學習java，首先把java的開發(fā)環(huán)境搗鼓一下吧，這里我們來談談eclipse+tomcat的配置方法。2014-11-11
class 是java的關鍵字,在聲明java類時使用,Class是java JDK提供的一個類,完整路徑為java.lang.Class,下面這篇文章主要給大家介紹了關于Java中class和Class區(qū)別的相關資料,需要的朋友可以參考下2022-04-04
AWT的事件處理是一種委派式事件處理方式：普通組件(事件源)將整個事件處理委托給特定的對象(事件監(jiān)聽器);當該事件源發(fā)生指定的事件時，就通知所委托的事件監(jiān)聽器，由事件監(jiān)聽器來處理這個事件2022-04-04