Java类、实例的初始化顺序

2022-12-11 19:07:04

今晚是阿里巴巴 2013 校园招聘的杭州站笔试。下午匆忙看了两张历年试卷，去现场打了瓶酱油。

题目总体考察点偏基础，倒数第二题（Java 附加题）比较有趣，考察了 Java 初始化机制的细节，在此摘录出来。

题目

求如下 java 代码的输出：

class T  implements Cloneable{

  public static int k = 0;

  public static T t1 = new T("t1");

  public static T t2 = new T("t2");

  public static int i = print("i");

  public static int n = 99;

  public int j = print("j");

  {

      print("构造快");

  }

  static {

      print("静态块");

  }

  public T(String str) {

      System.out.println((++k) + ":" + str + "    i=" + i + "  n=" + n);

      ++n; ++ i;

  }

  public static int print(String str){

      System.out.println((++k) +":" + str + "   i=" + i + "   n=" + n);

      ++n;

      return ++ i;

  }

  public static void main(String[] args){

      T t = new T("init");

  }

}

分析

代码主要考察的是类、变量初始化的顺序。

一般的，我们很清楚类需要在被实例化之前初始化，而对象的初始化则是运行构造方法中的代码。

本题的代码显然没有这么简单了。本题中涉及到了static {…} 和 {…}这种形式的代码块，以及在类的静态变量中初始化该类的对象这种交错的逻辑，容易让人焦躁（类似于密集恐惧症吧=(）。实际上，按照类的装载、链接和初始化逻辑，以及对象初始化的顺序来思考，不难得到答案。

代码组成

成员变量
2~6 行的变量是 static 的，为类 T 的静态成员变量，需要在类加载的过程中被执行初始化；第 8 行的int j则为实例成员变量，只再类被实例化的过程中初始化。
代码段
9~11 行为实例化的代码段，在类被实例化的过程中执行；13~15 行为静态的代码段，在类被加载、初始化的过程中执行。
方法
方法public static int print(String str) 为静态方法，其实现中牵涉到 k,i,n 三个静态成员变量，实际上，这个方法是专门用来标记执行顺序的方法；T 的构造方法是个实例化方法，在 T 被实例化时调用。
main 方法
main 方法中实例化了一个 T 的实例。

执行顺序分析

在一个对象被使用之前，需要经历的过程有：类的装载 -> 链接（验证 -> 准备 -> 解析） -> 初始化 -> 对象实例化。（详情参见《Java 类的装载、链接和初始化》），这里需要注意的点主要有：

在类链接之后，类初始化之前，实际上类已经可以被实例化了。

就如此题代码中所述，在众多静态成员变量被初始化完成之前，已经有两个实例的初始化了。实际上，此时对类的实例化，除了无法正常使用类的静态承运变量以外（还没有保证完全被初始化），JVM 中已经加载了类的内存结构布局，只是没有执行初始化的过程。比如第 3 行public static T t1 = new T("t1");，在链接过程中，JVM 中已经存在了一个 t1，它的值为 null，还没有执行new T("t1")。又比如第 5 行的public static int i = print("i");，在没有执行初始化时，i 的值为 0，同理 n 在初始化前值也为 0.
先执行成员变量自身初始化，后执行static {…}、{…}代码块中的内容。

如此策略的意义在于让代码块能处理成员变量相关的逻辑。如果不使用这种策略，而是相反先执行代码块，那么在执行代码块的过程中，成员变量并没有意义，代码块的执行也是多余。
类实例化的过程中，先执行隐式的构造代码，再执行构造方法中的代码
这里隐式的构造代码包括了{}代码块中的代码，以及实例成员变量声明中的初始化代码，以及父类的对应的代码（还好本题中没有考察到父类这一继承关系，否则更复杂;)）。为何不是先执行显示的构造方法中的代码，再执行隐式的代码呢？这也很容易解释：构造方法中可能就需要使用到实例成员变量，而这时候，我们是期待实例变量能正常使用的。

有了如上的分析，也就能推到出最终的输出结果了。实际上，这几个原则都不需要死记硬背，完全能通过理解整个 JVM 的执行过程来梳理出思路的。

答案

1:j   i=0   n=0

2:构造快   i=1   n=1

3:t1    i=2  n=2

4:j   i=3   n=3

5:构造快   i=4   n=4

6:t2    i=5  n=5

7:i   i=6   n=6

8:静态块   i=7   n=99

9:j   i=8   n=100

10:构造快   i=9   n=101

11:init    i=10  n=102

参考：

《Java 构造方法中的执行顺序》
《Java 类的装载、链接和初始化》
原文地址：http://biaobiaoqi.me/blog/2013/09/22/java-initialization/
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