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面试题丨Java的类/实例初始化过程

原创

本人秃顶程序员

修改于 2019-05-14 02:08:23

99400

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代码可运行

昨天看到群里面有人分享了一道题目，我答错了，于是趁机了解了下Java的类/对象初始化过程：

程序A主要考察的是类实例初始化。简单验证了下，类实例初始化过程如下：

父类实例初始化
构造块/变量初始化（按照文本顺序执行）
构造函数

程序B考察的则是类初始化。类初始化的过程如下：

父类初始化
static变量初始化/static块（按照文本顺序执行）

但是我们必须做到面向接口编程，而不是面向实现编程（Program to an ‘interface’, not an ‘implementation’）。

于是就得看看Java Language Specification了。其中类初始化过程如下：

每个类都有一个初始化锁LC，进程获取LC（如果没有获取到，就一直等待）
如果C正在被其他线程初始化，释放LC并等待C初始化完成
如果C正在被本线程初始化，即递归初始化，释放LC
如果C已经被初始化了，释放LC
如果C处于erroneous状态，释放LC并抛出异常NoClassDefFoundError
否则，将C标记为正在被本线程初始化，释放LC；然后，初始化那些final且为基础类型的类成员变量
初始化C的父类SC和各个接口SI_n（按照implements子句中的顺序来）；如果SC或SIn初始化过程中抛出异常，则获取LC，将C标记为erroneous，并通知所有线程，然后释放LC，然后再抛出同样的异常。
从classloader处获取assertion是否被打开
接下来，按照文本顺序执行类变量初始化和静态代码块，或接口的字段初始化，把它们当作是一个个单独的代码块。
如果执行正常，获取LC，标记C为已初始化，并通知所有线程，然后释放LC
否则，如果抛出了异常E。若E不是Error，则以E为参数创建新的异常ExceptionInInitializerError作为E。如果因为OutOfMemoryError导致无法创建ExceptionInInitializerError，则将OutOfMemoryError作为E。
获取LC，将C标记为erroneous，通知所有等待的线程，释放LC，并抛出异常E。

可以看到JLS确实规定了父类先初始化（7）、static块和类变量赋值按照文本顺序来（9）。

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然后看看类实例的初始化：

开始调用构造函数（给参数赋值）
如果这个构造函数在开始就调用了其他构造函数，那么调用新的构造函数，并按照本规则处理。如果执行过程中抛出异常，则整个过程也抛出同样的异常。如果正常，继续。
如果构造函数没有在开始就调用其他构造函数。如果本类不是Object，那么构造函数会隐式或者显式的调用父类的构造方法。父类构造方法也依本规则处理。如果执行过程中抛出异常，则整个过程也抛出同样的异常。如果正常，继续。
执行实例初始化和实例变量初始化。顺序按照文本顺序来处理——从左到右、从上到下。如果执行过程中抛出异常，则整个过程也抛出同样的异常。如果正常，继续。
执行剩下的构造函数。如果执行过程中抛出异常，则整个过程也抛出同样的异常。

JLS特意提到，如果子类覆盖了父类的方法，则在构造函数中，调用的方法也是子类的。

接下来一个一个看代码：

// 程序A
// 父类
class Parent {
    int i = 1;
    Parent() {
        System.out.println(i);
        int x = getValue();
        System.out.println(x);
    }
    {i = 2;}
    protected int getValue() {return i;}
}
// 子类
class Son extends Parent {
    int j = 1;
    Son() {j = 2;}
    protected int getValue() {return j;}
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
        System.out.println(son.getValue());
    }
}

21行，开始调用Son的构造函数
16行，Son的构造函数开始之前，初始化Parent
4行，开始执行i的变量初始化
10行，开始执行构造代码块
6-8行，开始执行Parent的构造函数。注意，调用的getValue方法是子类的，而此时Son.j还没有被构造函数、变量赋值语句初始化，此时Son.j是0。(输出2，0）
回到16行，继续执行Son的构造函数
22行，打印此时Son.j的值。（输出2）

所以，程序A的输出是：

2
0
2

接下来看程序B：

// 程序B
public class MagimaTest {
    public static void main(String[] args) {
        magimaFunction();
    }
    static MagimaTest st = new MagimaTest();
    static {
        System.out.println("1");
    }
    {
        System.out.println("2");
    }
    MagimaTest() {
        System.out.println("3");
        System.out.println("a=" + a + ",b=" + b);
    }
    public static void magimaFunction() {
        System.out.println("4");
    }
    int a = 110;
    static int b = 112;
}