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Java類和對象的初始化順序

編輯：關於JAVA

本文摘錄於http://blog.csdn.Net/socoolfj/archive/2006/05/23/750425.ASPx，並修改例子的代碼，加上自己的見解。

類裝載步驟

在Java中，類裝載器把一個類裝入Java虛擬機中，要經過三個步驟來完成：裝載、鏈接和初始化，其中鏈接又可以分成校驗、准備和解析三步，除了解析外，其它步驟是嚴格按照順序完成的，各個步驟的主要工作如下：

裝載：查找和導入類或接口的二進制數據；

鏈接：執行下面的校驗、准備和解析步驟，其中解析步驟是可以選擇的；

校驗：檢查導入類或接口的二進制數據的正確性；

准備：給類的靜態變量分配並初始化存儲空間；

解析：將符號引用轉成直接引用；

初始化：激活類的靜態變量的初始化Java代碼和靜態Java代碼塊。

其中初始化（initialization）包含兩部分：

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

2.對象的創建（creation of new class instances）。

因為類的初始化其實是類加載（loading of classes）的最後一步，所以很多書中把它歸結為“對象的創建”的第一步。其實只是看問題的角度不同而已。為了更清楚的理解，這裡還是分開來。

順序：

因為類的加載肯定是第一步的，所以類的初始化在前。大體的初始化順序是：

類初始化 -> 子類構造函數 -> 父類構造函數 -> 實例化成員變量 -> 繼續執行子類構造函數的語句

下面結合例子，具體解釋一下。

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

其實很簡單，具體來說有：

（a）初始化類（initialization of class），是指初始化static fIEld 和執行static初始化塊。

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

btw，有些書上提到static initializer 和 static fIEld initializer 的概念，與之對應的還有 instance initializer 和 instance variable initializer。例子中的注釋已經解釋了其含義。

（b）初始化接口（initialization of interface），是指初始化定義在該interface中的fIEld。

*注意*

1. initialization classes 時，該class的superclass 將首先被初始化，但其實現的interface則不會。

initialization classes 時，該class的superclass，以及superlcass的superclass 會首先被遞歸地初始化，一直到Java.lang.Object為止。但initialiazation interface的時候，卻不需如此，只會初始化該interface本身。

2. 對於由引用類變量（class field）所引發的初始化，只會初始化真正定義該fIEld的class。

3. 如果一個static fIEld是編譯時常量（compile-time constant），則對它的引用不會引起定義它的類的初始化。

為了幫助理解最後兩點，請試試看下面的例子：

Initialization類

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類

public class Sub extends Super {   
    public static final int y = 2005;   
    public static int z;   
       
    static {   
        System.out.println("Initialization Sub");   
    }   
}

Super類

public class Super {   
    public static int x = 2006;   
       
    static {   
        System.out.println("Initialization Super");   
    }   
}

輸入結果

Initialization Main class 
2005 
Initialization Super 
2006 
Initialization Sub 
0

從這個結果可以看到，

static塊在類中會先執行；(實際上是先加載static成員變量，然後是static代碼塊)
static 的final變量不會引起類的初始化；
子類Sub引用父類Super裡面的變量，就會引起父類的初始化，但不會引起子類的初始化；
static的成員變量也有默認值。

2. 對象的創建（creation of new class instances）

看例子來說明：

InitializationOrder類

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

SuperClass類

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

Interface類

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

SubClass類

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");   
    }   
}

輸出結果

SuperClass static 
SubClass static 
super 
initialization variable 
new SuperClass

解釋一下：

1) Java虛擬機要執行InitializationOrder類中的static 方法main()，這引起了類的初始化。開始初始化InitializationOrder類。具體的步驟略去不說。

2) InitializationOrder類初始化完畢後，開始執行main()方法。語句SubClass sb = new SubClass()將創建一個SubClass對象。加載類SubClass後對其進行類初始化，因為Subclass有一個父類SuperClass，所以先初始化SuperClass類。於是看到輸出“SuperClass static”。

3) SuperClass類初始化完畢後，開始初始化SubClass類，輸出“SubClass static”。

4) 至此，類的加載工作全部完成。開始進入創建SubClass的對象過程。先為SubClass類和其父類SuperClass類分配內存空間，這時Super su 被賦值為null。

5) 執行構造函數SubClass()，執行super(), 調用父類的構造函數，輸出“super”。

6) 初始化SubClass類的成員變量su，輸出“initialization variable”。

7) 繼續執行構造函數的剩余部分，執行new SuperClass("new SuperClass")，輸出“new SuperClass”，這時Super su 被賦值新建對象的引用。

8) 而SubClass雖然實現了接口Interface，但是初始化它的時候並不會引起接口的初始化，所以接口Interface中的static SuperClass su = new SuperClass("Interface new SuperClass")自始至終都沒有被執行到。

所以對象的創建，具體步驟如下：

(1) 所有的成員變量—包括該類，及它的父類中的成員變量--被分配內存空間，並賦予默認值。（這裡是第一次初始化成員變量）

(2) 為所調用的構造函數初始化其參數變量。（如果有參數）

(3) 如果在構造函數中用this 調用了同類中的其他構造函數，則按照步驟(2)~(6)去處理被調用到的構造函數。

(4) 如果在構造函數中用super調用了其父類的構造函數，則按照步驟(2)~(6)去處理被調用到的父類構造函數。

(5) 按照書寫順序，執行instance initializer 和 instance variable initializer來初始化成員變量。（這裡是第二次初始化成員變量）

(6) 按照書寫順序，執行構造函數的其余部分。

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總結：

從類的初始化和對象的創建步驟，可以知道，一個類是先初始化static的變量和static句塊，然後在分配該類以及父類的成員變量的內存空間，賦予默認值，然後開始調用構造函數。而子類和父類之間，則先初始化和創建父類，然後在初始化和創建子類的。