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Java類繼承關系中的初始化順序?qū)嵗斀?/h1>

更新時間：2019年09月15日 10:55:16 作者：Andy奧

這篇文章主要介紹了Java類繼承關系中的初始化順序,結合實例形式詳細對比分析了Java非繼承關系中的初始化與繼承關系中的初始化相關原理與操作技巧,需要的朋友可以參考下

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(jīng)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(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默認構造函數(shù)被調(diào)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(diào)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(diào)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(nèi)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(diào)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(diào)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(nèi)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(nèi)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(jīng)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(nèi)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(nèi)存布局中同樣有影響。（關于JVM對象內(nèi)存布局詳見【深入理解JVM】：Java對象的創(chuàng)建、內(nèi)存布局、訪問定位。）

在HotSpot虛擬機中，對象在內(nèi)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(nèi)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。

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希望本文所述對大家java程序設計有所幫助。

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