相信有不少同學遇到這類問題,可能查過資料之後接著就忘了,再次遇到還是答不對。接下來經過4個步驟,帶大家拆解這段程式碼的執行順序,並藉此總結規律。
開篇一題,檢視程式碼執行順序:
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"); } }
當執行new Child()時,上述程式碼輸出什麼?
相信有不少同學遇到這類問題,可能查過資料之後接著就忘了,再次遇到還是答不對。接下來課程代表透過4個步驟,帶大家拆解這段程式碼的執行順序,並藉此總結規律。
下面兩段程式碼對比一下編譯前後的變化:
#編譯前的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"); } }
編譯後的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"); } }
透過對比可以看到,編譯器把初始化區塊和實例欄位的賦值操作,移動到了建構函數程式碼之前,並且保留了相關程式碼的先後順序。事實上,如果建構函式有多個,初始化程式碼也會被複製多份移動過去。
據此可以得到第一條優先權順序:
類別的載入過程可粗略分為三個階段:載入-> 連結-> 初始化
初始化階段可被8種情況週志明》P359 "觸發類別初始化的8種情況")觸發:
使用new 關鍵字實例化物件的時候
讀取或設定一個類型的靜態欄位(常數" )除外)
呼叫一個類型的靜態方法
#使用反射呼叫類別的時候
當初始化類別的時候,如果發現父類別還沒有進行過初始化,則先觸發其父類別初始化
#虛擬機啟動時,會先初始化主類別(包含main( )方法的那個類別)
當初次呼叫MethodHandle 實例時,初始化該MethodHandle 所指向的方法所在的類別。
如果介面中定義了預設方法(default 修飾的介面方法),該介面的實作類別發生了初始化,則該介面要在其之前被初始化
其中的2,3條目是被static程式碼觸發的。
其實初始化階段就是執行類別建構器<clinit> 方法的過程,這個方法是編譯器自動產生的,裡面收集了static修飾的所有類別變數的賦值動作和靜態語句區塊(static{} 區塊),並且保留這些程式碼出現的先後順序。
根據條目5,JVM 會保證在子類別的<clinit>方法執行前,父類別的<clinit>方法已經執行完畢。
小結一下:存取類別變數或靜態方法,會觸發類別的初始化,而類別的初始化就是執行<clinit>,也就是執行static 修飾的賦值動作和static{}區塊,且JVM 保證先執行父類別初始化,再執行子類別初始化。
由此得出第二個優先權順序:
我們都知道,static程式碼(靜態方法除外)只執行一次。
你有沒有想過,這個機制是如何保證的呢?
答案是:雙親委派模型。
JDK8 及之前的雙親委派模型是:
應用程式類別加載器→ 擴充類別載入器→ 啟動類別載入器
平常開發中寫的類,預設都是由應用程式類別載入器加載,它會委派給其父類:擴充類別載入器。而擴充類別載入器又會委派給其父類別:啟動類別載入器。只有當父類別載入器回饋無法完成這個載入請求時,子載入器才會嘗試自己去完成載入,這個過程就是雙親委派。三者的父子關係並不是透過繼承,而是透過組合模式實現的。
流程的實作也很簡單,以下展示關鍵實作程式碼:
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; }
結合註解相信大家很容易看懂。
由雙親委派的程式碼可知,同一個類別載入器下,一個類別只能載入一次,也就限定了它只能被初始化一次。所以類別中的static程式碼(靜態方法除外)只在類別初始化時執行一次
前面已經介紹了編譯器自動產生的類別構造器:<clinit>方法,它會收集static修飾的所有類別變數的賦值動作和靜態語句區塊(static{} 區塊)並保留程式碼的出現順序,它會在類別初始化時執行
對應的,編譯器也會產生一個<init>方法,它會收集實例欄位的賦值動作、初始化語句區塊({}區塊)和建構器(Constructor)中的程式碼,並保留程式碼的出現順序,它會在new 指令之後接著執行
所以,當我們new 一個類別時,如果JVM未載入該類,則先對其進行初始化,再進行實例化。
至此,第三條優先權規則也就呼之欲出了:
#將前文的三條規則合併,總結出如下兩條:
1.靜態程式碼(static{}區塊、靜態欄位賦值語句) > 初始化程式碼({}區塊、實例欄位賦值語句) > 建構函式碼
2.父類別的static程式碼> 子類別的static程式碼
根據前文總結,初始化程式碼和建構函式程式碼被編譯器收集到了<init>中,靜態程式碼被收集到了<clinit>中,所以再次對上述規則做合併:
父類別<clinit>
> 子類別<clinit>
> 父類別<init>
> 子類別<init>
對應到開篇的問題,我們來實作一下:
當執行new Child()時,new關鍵字觸發了Child 類別的初始化,JVM 發現其有父類,則先初始化Parent 類,開始執行Parent類別的<clinit>方法,然後執行Child 類的<clinit>方法(還記得<clinit>裡面收集了什麼嗎?)。
然後開始實例化一個Child類的對象,此時準備執行Child 的<init>方法,發現它有父類,優先執行父類的<init>方法,然後再執行子類的<init>(還記得<init>裡面收集了什麼嗎?)。
相信看到這裡,各位心中已經對開篇的問題有答案了,不妨先手寫一下輸出順序,然後寫程式碼親自驗證一下。
平常開發中常用到static,每次寫的時候,心裡總是會打兩個問號,我為什麼要用static?不用行不行?
透過本文可以看出,static的應用遠遠不只類別變量,靜態方法那麼簡單。在經典的單例模式中,你會看到static的各種用法,下一篇就寫如何花式寫單例模式。
以上是一次性帶你弄懂java裡的static關鍵字的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!