Java類(lèi)繼承關(guān)系中的初始化順序?qū)嵗斀?/h1>

更新時(shí)間：2019年09月15日 10:55:16 作者：Andy奧

這篇文章主要介紹了Java類(lèi)繼承關(guān)系中的初始化順序,結(jié)合實(shí)例形式詳細(xì)對(duì)比分析了Java非繼承關(guān)系中的初始化與繼承關(guān)系中的初始化相關(guān)原理與操作技巧,需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了Java類(lèi)繼承關(guān)系中的初始化順序。分享給大家供大家參考，具體如下：

Java類(lèi)初始化的順序經(jīng)常讓人犯迷糊，現(xiàn)在本文嘗試著從JVM的角度，對(duì)Java非繼承和繼承關(guān)系中類(lèi)的初始化順序進(jìn)行試驗(yàn)，嘗試給出JVM角度的解釋。

非繼承關(guān)系中的初始化順序

對(duì)于非繼承關(guān)系，主類(lèi)InitialOrderWithoutExtend中包含了靜態(tài)成員變量（類(lèi)變量）SampleClass 類(lèi)的一個(gè)實(shí)例，普通成員變量SampleClass 類(lèi)的2個(gè)實(shí)例（在程序中的順序不一樣）以及一個(gè)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(gè)主類(lèi)對(duì)象，打印2個(gè)主類(lèi)對(duì)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(nèi)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(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用");
 }

 public static void main(String[] args) {
  // 創(chuàng)建第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象
  System.out.println("第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象：");
  InitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();

  // 創(chuàng)建第2個(gè)主類(lèi)對(duì)象
  System.out.println("第2個(gè)主類(lèi)對(duì)象：");
  InitialOrderWithoutExtend ts2 = new InitialOrderWithoutExtend();

  // 查看兩個(gè)主類(lèi)對(duì)象的靜態(tài)成員：
  System.out.println("2個(gè)主類(lèi)對(duì)象的靜態(tài)對(duì)象：");
  System.out.println("第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象, 靜態(tài)成員sam.s: " + ts.sam);
  System.out.println("第2個(gè)主類(lèi)對(duì)象, 靜態(tài)成員sam.s: " + ts2.sam);
 }
}

class SampleClass {
 // SampleClass 不能包含任何主類(lèi)InitialOrderWithoutExtend的成員變量
 // 否則導(dǎo)致循環(huán)引用，循環(huán)初始化，調(diào)用棧深度過(guò)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(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用");
 }

 @Override
 public String toString() {
  return this.s;
 }
}

輸出結(jié)果：

靜態(tài)成員sam初始化
static塊執(zhí)行
靜態(tài)塊內(nèi)初始化sam成員變量
第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象：
普通成員sam1初始化
普通成員sam2初始化
InitialOrderWithoutExtend默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用
第2個(gè)主類(lèi)對(duì)象：
普通成員sam1初始化
普通成員sam2初始化
InitialOrderWithoutExtend默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用
2個(gè)主類(lèi)對(duì)象的靜態(tài)對(duì)象：
第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象, 靜態(tài)成員sam.s: 靜態(tài)塊內(nèi)初始化sam成員變量
第2個(gè)主類(lèi)對(duì)象, 靜態(tài)成員sam.s: 靜態(tài)塊內(nèi)初始化sam成員變量

由輸出結(jié)果可知，執(zhí)行順序?yàn)椋?/p>

static靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)成員
普通成員
構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行

當(dāng)具有多個(gè)靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊或者多個(gè)普通成員時(shí)，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(gè)主類(lèi)對(duì)象，但是由輸出結(jié)果可知，靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊只進(jìn)行了一次初始化，并且新建的2個(gè)主類(lèi)對(duì)象的靜態(tài)成員sam.s是相同的。由此可知，類(lèi)的靜態(tài)成員和靜態(tài)代碼塊在類(lèi)加載中是最先進(jìn)行初始化的，并且只進(jìn)行一次。該類(lèi)的多個(gè)實(shí)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(guān)系中的初始化順序

此處使用了3個(gè)類(lèi)來(lái)驗(yàn)證繼承關(guān)系中的初始化順序：Father父類(lèi)、Son子類(lèi)和Sample類(lèi)。父類(lèi)和子類(lèi)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(yùn)行時(shí)的主類(lèi)為InitialOrderWithExtend類(lèi)，main()方法中創(chuàng)建了一個(gè)子類(lèi)的對(duì)象，并且使用Father對(duì)象指向Son類(lèi)實(shí)例的引用（父類(lèi)對(duì)象指向子類(lèi)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(lèi) 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行");
 }
 static {
  System.out.println("父類(lèi) static塊 1 執(zhí)行");
 }
 static Sample staticSam1 = new Sample("父類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSam1 初始化");
 Sample sam1 = new Sample("父類(lèi) 普通成員 sam1 初始化");
 static Sample staticSam2 = new Sample("父類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSam2 初始化");
 static {
  System.out.println("父類(lèi) static塊 2 執(zhí)行");
 }

 Father() {
  System.out.println("父類(lèi) 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用");
 }

 Sample sam2 = new Sample("父類(lèi) 普通成員 sam2 初始化");

 {
  System.out.println("父類(lèi) 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行");
 }

}

class Son extends Father {
 {
  System.out.println("子類(lèi) 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行");
 }

 static Sample staticSamSub1 = new Sample("子類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSamSub1 初始化");

 Son() {
  System.out.println("子類(lèi) 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用");
 }

 Sample sam1 = new Sample("子類(lèi) 普通成員 sam1 初始化");
 static Sample staticSamSub2 = new Sample("子類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSamSub2 初始化");

 static {
  System.out.println("子類(lèi) static塊1 執(zhí)行");
 }

 Sample sam2 = new Sample("子類(lèi) 普通成員 sam2 初始化");

 {
  System.out.println("子類(lèi) 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行");
 }

 static {
  System.out.println("子類(lèi) static塊2 執(zhí)行");
 }
}

class Sample {
 Sample(String s) {
  System.out.println(s);
 }

 Sample() {
  System.out.println("Sample默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用");
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

父類(lèi) static塊 1 執(zhí)行
父類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSam1 初始化
父類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSam2 初始化
父類(lèi) static塊 2 執(zhí)行
子類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSamSub1 初始化
子類(lèi) 靜態(tài)成員 staticSamSub2 初始化
子類(lèi) static塊1 執(zhí)行
子類(lèi) static塊2 執(zhí)行
父類(lèi) 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行
父類(lèi) 普通成員 sam1 初始化
父類(lèi) 普通成員 sam2 初始化
父類(lèi) 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行
父類(lèi) 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用
子類(lèi) 非靜態(tài)塊 1 執(zhí)行
子類(lèi) 普通成員 sam1 初始化
子類(lèi) 普通成員 sam2 初始化
子類(lèi) 非靜態(tài)塊 2 執(zhí)行
子類(lèi) 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用

由輸出結(jié)果可知，執(zhí)行的順序?yàn)椋?/p>

父類(lèi)靜態(tài)代碼區(qū)和父類(lèi)靜態(tài)成員
子類(lèi)靜態(tài)代碼區(qū)和子類(lèi)靜態(tài)成員
父類(lèi)非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員
父類(lèi)構(gòu)造函數(shù)
子類(lèi)非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員
子類(lèi)構(gòu)造函數(shù)

與非繼承關(guān)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(lèi)靜態(tài)成員、非靜態(tài)代碼區(qū)和普通成員是同一級(jí)別的，當(dāng)存在多個(gè)這樣的代碼塊或者成員時(shí)，初始化的順序和它們?cè)诔绦蛑猩昝鞯捻樞蛞恢?；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(guò)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(guān)系

繼承關(guān)系

類(lèi)初始化順序的JVM解釋

類(lèi)初始化順序受到JVM類(lèi)加載機(jī)制的控制，類(lèi)加載機(jī)制包括加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化等步驟。不管是在繼承還是非繼承關(guān)系中，類(lèi)的初始化順序主要受到JVM類(lèi)加載時(shí)機(jī)、解析和clinit()初始化規(guī)則的影響。

加載時(shí)機(jī)

加載是類(lèi)加載機(jī)制的第一個(gè)階段，只有在5種主動(dòng)引用的情況下，才會(huì)觸發(fā)類(lèi)的加載，而在其他被動(dòng)引用的情況下并不會(huì)觸發(fā)類(lèi)的加載。關(guān)于類(lèi)加載時(shí)機(jī)和5中主動(dòng)引用和被動(dòng)引用詳見(jiàn)【深入理解JVM】：類(lèi)加載機(jī)制。其中3種主動(dòng)引用的形式為：

程序啟動(dòng)需要觸發(fā)main方法的時(shí)候，虛擬機(jī)會(huì)先觸發(fā)這個(gè)類(lèi)的初始化
使用new關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象、讀取或設(shè)置一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)字段（被final修飾、JIT時(shí)放入常量池的靜態(tài)字段除外）、調(diào)用一個(gè)類(lèi)的靜態(tài)方法，會(huì)觸發(fā)初始化
當(dāng)初始化一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，如果其父類(lèi)沒(méi)有初始化，則需要先觸發(fā)其父類(lèi)的初始化

代碼1中觸發(fā)main()方法前，需要觸發(fā)主類(lèi)InitialOrderWithoutExtend的初始化，主類(lèi)初始化觸發(fā)后，對(duì)靜態(tài)代碼區(qū)和靜態(tài)成員進(jìn)行初始化后，打印”第1個(gè)主類(lèi)對(duì)象：”，之后遇到newInitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();，再進(jìn)行其他普通變量的初始化。

代碼2是繼承關(guān)系，在子類(lèi)初始化前，必須先觸發(fā)父類(lèi)的初始化。

類(lèi)解析在繼承關(guān)系中的自下而上遞歸

類(lèi)加載機(jī)制的解析階段將常量池中的符號(hào)引用替換為直接引用，主要針對(duì)的是類(lèi)或者接口、字段、類(lèi)方法、方法類(lèi)型、方法句柄和調(diào)用點(diǎn)限定符7類(lèi)符號(hào)引用。關(guān)于類(lèi)的解析過(guò)程詳見(jiàn)【深入理解JVM】：類(lèi)加載機(jī)制。

而在字段解析、類(lèi)方法解析、方法類(lèi)型解析中，均遵循繼承關(guān)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(jié)構(gòu)中棧的“后進(jìn)先出”），初始化的過(guò)程則是由上而下、從父類(lèi)到子類(lèi)的初始化順序。

初始化clinit()方法

初始化階段是執(zhí)行類(lèi)構(gòu)造器方法clinit() 的過(guò)程。clinit() 是編譯器自動(dòng)收集類(lèi)中所有類(lèi)變量（靜態(tài)變量）的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語(yǔ)句塊合并生成的。編譯器收集的順序是由語(yǔ)句在源文件中出現(xiàn)的順序決定的。JVM會(huì)保證在子類(lèi)的clinit() 方法執(zhí)行之前，父類(lèi)的clinit() 方法已經(jīng)執(zhí)行完畢。

因此所有的初始化過(guò)程中clinit()方法，保證了靜態(tài)變量和靜態(tài)語(yǔ)句塊總是最先初始化的，并且一定是先執(zhí)行父類(lèi)clinit()，在執(zhí)行子類(lèi)的clinit()。

代碼順序與對(duì)象內(nèi)存布局

在前面的分析中我們看到，類(lèi)的初始化具有相對(duì)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(gòu)造函數(shù)。在相同級(jí)別的初始化過(guò)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(duì)象內(nèi)存布局中同樣有影響。（關(guān)于JVM對(duì)象內(nèi)存布局詳見(jiàn)【深入理解JVM】：Java對(duì)象的創(chuàng)建、內(nèi)存布局、訪(fǎng)問(wèn)定位。）

在HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊區(qū)域：對(duì)象頭(Header)、實(shí)例數(shù)據(jù)(Instance Data)和對(duì)齊填充(Padding)。而實(shí)例數(shù)據(jù)是對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息，也是程序代碼中所定義的各種類(lèi)型的字段內(nèi)容。

無(wú)論是從父類(lèi)繼承還是子類(lèi)定義的，都需要記錄下來(lái)，這部分的存儲(chǔ)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(jī)默認(rèn)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(mǎn)足這個(gè)條件的前提下，父類(lèi)中定義的變量會(huì)出現(xiàn)在子類(lèi)之前。不過(guò)，如果啟用了JVM參數(shù)CompactFields（默認(rèn)為true，啟用），那么子類(lèi)中較窄的變量也可能會(huì)插入到父類(lèi)變量的空隙中。

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希望本文所述對(duì)大家java程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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