Javaのstaticキーワードを一気に理解しよう-＆＃＆チュートリアル-php.cn

このような質問に遭遇したことのある学生は多いと思いますが、一度確認しただけで忘れてしまい、再度質問されても正しく答えることができません。次に、4 つのステップを通じて、このコードの実行シーケンスを分解し、ルールをまとめます。

最初の質問は、コードの実行順序を調べることです。

public class Parent {
    static {
        System.out.println("Parent static initial block");
    }

    {
        System.out.println("Parent initial block");
    }

    public Parent() {
        System.out.println("Parent constructor block");

    }
}

public class Child extends Parent {
    static {
        System.out.println("Child static initial block");
    }

    {
        System.out.println("Child initial block");
    }
    
    private Hobby hobby = new Hobby();

    public Child() {
        System.out.println("Child constructor block");
    }
}

public class Hobby {
    static{
        System.out.println("Hobby static initial block");
    }

    public Hobby() {
        System.out.println("hobby constructor block");
    }
}

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new Child() が実行されると、上記のコードは何を出力しますか?

このような問題に遭遇したことのある学生は多いと思いますが、一度確認しただけで忘れてしまい、再び問題に遭遇しても正しく答えられないことがあります。次に、クラスの代表者が、このコードの実行シーケンスを分解し、ルールを要約するための 4 つのステップを説明します。

1. コンパイラーは何を最適化しますか?

次の 2 つのコードは、コンパイル前とコンパイル後の変更を比較します。

コンパイル前の Child.java

public class Child extends Parent {
    static {
        System.out.println("Child static initial block");
    }
    {
        System.out.println("Child initial block");
    }
    
    private Hobby hobby = new Hobby();
    
    public Child() {
        System.out.println("Child constructor block");
    }
}

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コンパイル後の Child.class

public class Child extends Parent {
    private Hobby hobby;

    public Child() {
        System.out.println("Child initial block");
        this.hobby = new Hobby();
        System.out.println("Child constructor block");
    }

    static {
        System.out.println("Child static initial block");
    }
}

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渡された比較から、コンパイラが初期化ブロックとインスタンスフィールドの代入操作をコンストラクターコードの前に移動し、関連するコードの順序を保持していることがわかります。実際、複数のコンストラクターがある場合、初期化コードがコピーされて移動されます。

これに基づいて、最初の優先順位を導き出すことができます:

初期化コード > コンストラクターコード

2. static は何をするのでしょうか?

クラスの読み込みプロセスは、大きく 3 つの段階に分けることができます: 読み込み -> リンク -> 初期化

初期化段階は 8 つの状況によってトリガーされます周志明》P359 "8クラスの初期化をトリガーするタイプ状況 ") トリガー:

new キーワードを使用してオブジェクトをインスタンス化する場合
静的フィールドを読み取るか設定しますa type (constant" )
型の静的メソッドの呼び出し
リフレクションを使用してクラスを呼び出す場合
クラスを初期化するときに、親クラスが初期化されていないことが判明した場合、親クラスの初期化が最初にトリガーされます。
#仮想マシンの起動時、メインクラス (main() を含む) メソッドが最初に初期化されます)
MethodHandle インスタンスが初めて呼び出されるとき、メソッドが指すクラスを初期化します。
インターフェイス内にデフォルトメソッド (デフォルトの変更されたインターフェイスメソッド) が定義されており、インターフェイスの実装クラスが初期化されている場合は、その前にインターフェイスを初期化する必要があります。

項目 2 と 3 は静的コードによってトリガーされます。

実際、初期化フェーズはクラスコンストラクター<clinit> メソッドを実行するプロセスです。このメソッドはコンパイラによって自動的に生成され、static.statement ブロック (static{} ブロック) によって変更されたすべてのクラス変数の代入アクションと静的変更を収集し、これらのコードの出現順序を保持します。項目 5 では、JVM は、サブクラスの <clinit> メソッドが実行される前に、親クラスの <clinit> メソッドが実行されていることを確認します。クラスの初期化は、<clinit> を実行すること、つまり、静的に変更された代入アクションと static{} ブロックを実行することです。JVM は、親クラスの初期化が最初に実行され、その後に実行されることを保証します。

これにより、優先順位が 2 番目になります:

親クラスの静的コード>サブクラスの静的コード

3 .static コードは 1 回だけ実行されます。

静的コード (静的メソッドを除く) は 1 回だけ実行されることは誰もが知っています。

このメカニズムがどのように保証されるか考えたことはありませんか?

答えは: 親委任モデルです。

JDK8 以前の親委任モデルは次のとおりです:

アプリケーションクラスロードデバイス → 拡張クラスローダー → クラスローダー開始

通常の開発で作成されたクラスは、デフォルトでアプリケーションクラスローダーによってロードされ、その親クラスである拡張クラスローダーに委任されます。拡張クラスローダーは、その親クラスである起動クラスローダーに委譲します。親クラスローダーがロード要求を完了できないと報告した場合にのみ、子ローダーは独自にロードを完了しようとします。このプロセスが親の委任です。 3 つの間の親子関係は、継承ではなく、結合モードによって実現されます。

この処理の実装も非常にシンプルで、主要な実装コードは以下のとおりです:

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException
{
    // 首先检查该类是否被加载过
    // 如果加载过，直接返回该类
    Class<?> c = findLoadedClass(name);
    if (c == null) {
        try {
            if (parent != null) {
                c = parent.loadClass(name, false);
            } else {
                c = findBootstrapClassOrNull(name);
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // 如果父类抛出ClassNotFoundException
            // 说明父类无法完成加载请求
        }

        if (c == null) {
            // 如果父类无法加载，转由子类加载
            c = findClass(name);
        }
    }
    if (resolve) {
        resolveClass(c);
    }
    return c;
}

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コメントを付ければ誰でも簡単に理解できると思います。

親によって委任されたコードから、同じクラスローダーでは、クラスは 1 回しかロードできず、初期化も 1 回のみに制限されていることがわかります。したがって、クラス内の静的コード (静的メソッドを除く) は、クラスが初期化されるときに 1 回だけ実行されます

4. <init> および <clinit>

前述したように、コンパイラは、クラスコンストラクター: <clinit> メソッドを自動的に生成します。このメソッドは、すべての静的に変更されたクラス変数の代入アクションと静的ステートメントブロック (static{} ブロック) を収集し、コードの出現順序を保持します。クラスは初期化されます

これに応じて、コンパイラはインスタンスフィールドの代入アクション、初期化ステートメントブロック ({} ブロック) のコード、およびコンストラクターを収集する <init> メソッドも生成します。 (コンストラクター)、コードの出現順序を保持します。新しい命令の後に実行されます

したがって、クラスを新規作成するときに、JVM がクラスをロードしていない場合、クラスは初期化されます。最初にインスタンス化されます。

この時点で、3 番目に優先順位の高いルールを作成する準備が整いました:

静的コード (static{} ブロック、静的フィールド割り当てステートメント) > 初期化コード ({} ブロック、インスタンスフィールド割り当てステートメント)

5. 通常の実践

前の 3 つのルールを結合して、次の 2 つを要約します:

1. 静的コード (静的{} ブロック、静的フィールド割り当てステートメント) > 初期化コード ({} ブロック、インスタンスフィールド割り当てステートメント) >コンストラクターコード

2. 親クラスの静的コード>サブクラスの静的コード

前の概要によると、初期化コードとコンストラクターコードはコンパイラー<init> によって収集され、静的コードは <clinit> に収集されるため、上記のルールが再度マージされます:

親クラス<clinit> > サブクラス<clinit> > ; 親クラス <init> > サブクラス <init>

冒頭の質問に対応するので、練習してみましょう:

new Child() を実行するとき、new キーワードは Child クラスの初期化をトリガーします。JVM は親クラスがあることを検出すると、まず Parent クラスを初期化し、Parent クラスの <clinit> メソッドの実行を開始します。次に、Child クラスの <clinit> メソッドを実行します (<clinit> で何が収集されるか覚えていますか?)。

次に、Child クラスのオブジェクトのインスタンス化を開始します。この時点で、Child の <init> メソッドを実行する準備ができています。それには親クラスがあることがわかります。<init> メソッドを実行します最初に親クラスの ; メソッドを実行し、次に <init> の子クラスを実行します (<init> で収集される内容を覚えていますか?)。

これを読めば、最初の質問に対する答えはすでに得ていると思います。最初に出力シーケンスを手書きしてから、コードを書いて自分で検証するのもよいでしょう。