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????? 關于Java 初始化,有多文章都用了很大篇幅的介紹。經典的<<Thinking in java>>更是用了專門的一章來介紹Java初始化。但在大量有代碼實例后面,感覺上仍然沒有真正深入到初始化的本質。
本文以作者對JVM的理解和自己的經驗,對Java的初始化做一個比深入的說明,由于作者有水平限制,以及JDK各實現版本的變化,可能仍然有不少錯誤和缺點。歡迎行家高手賜教。
要深入了解Java初始化,我們無法知道從程序流程上知道JVM是按什么順序來執行的。了解JVM的執行機制和堆棧跟蹤是有效的手段。可惜的是,到目前為止。JDK1。4和JDK1。5在javap功能上卻仍然存在著BUG。所以有些過程我無法用實際的結果向你證明兩種相反的情況。
<<Thinking in java>>(第三版)在第四章一開始的時候,這樣來描述Java的初始化工作:
以下譯文原文:
可以這樣認為,每個類都有一個名為Initialize()的方法,這個名字就暗示了它得在使用之前調用,不幸的是,這么做的話,用戶就得記住要調用這個方法,java類庫的設計者們可以通過一種被稱為構造函數的特殊方法,來保證每個對象都能得到被始化.如果類有構造函數,那么java就會在對象剛剛創建,用戶還來不及得到的時候,自動調用那個構造函數,這樣初始化就有保障了。
我不知道原作者的描述和譯者的理解之間有多大的差異,結合全章,我沒有發現兩個最關鍵的字"<clinit>"和"<init>"。至少說明原作者和譯者并沒有真正說明JVM在初始化時做了什么,或者說并不了解JVM的初始化內幕,要不然明明有這兩個方法,卻為什么要認為有一個事實上并不存在的"Initialize()"方法呢?
"<clinit>"和"<init>"方法在哪里?這兩個方法是實際存在而你又找不到的方法,也許正是這樣才使得一些大師都犯暈。加上jdk實現上的一些BUG,如果沒有深入了解,真的讓人摸不著北。
現在科學體系有一個奇怪的現象,那么龐大的體系最初都是建立在一個假設的基礎是,假設1是正確的,由此推導出2,再繼續推導出10000000000。可惜的是太多的人根本不在乎2-100000000000這樣的體系都是建立在假設1是正確的基礎上的。我并不會用“可以這樣認為”這樣的假設,我要確實證明"<clinit>"和"<init>"方法是真真實實的存在的:
package debug; public class MyTest{ static int i = 100/0; public static void main(String[] args){ Ssytem.out.println("Hello,World!"); } }
執行一下看看,這是jdk1.5的輸出:
java.lang.ExceptionInInitializerError Caused by: java.lang.ArithmeticException: / by zero at debug.MyTest.(Test.java:3) Exception in thread "main"
請注意,和其它方法調用時產生的異常一樣,異常被定位于debug.MyTest的<clinit>.
再來看:
package debug; public class Test { Test(){ int i = 100 / 0; } public static void main(String[] args) { new Test(); } }
jdk1.5輸入:
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero at debug.Test.<init>(Test.java:4) at debug.Test.main(Test.java:7)
JVM并沒有把異常定位在Test()構造方法中,而是在debug.Test.<init>。當我們看到了這兩個方法以后,我們再來詳細討論這兩個“內置初始化方法”(我并不喜歡生造一些
非標準的術語,但我確實不知道如何規范地稱呼他們)。
內置初始化方法是JVM在內部專門用于初始化的特有方法,而不是提供給程序員調用的方法,事實上“<>”這樣的語法在源程序中你連編譯都無法通過。這就說明,初始化是由JVM控制而不是讓程序員來控制的。
類初始化方法:<clinit>
我沒有從任何地方了解到<clinit>的cl是不是class的簡寫,但這個方法確實是用來對“類”進行初
始化的。換句話說它是用來初始化static上下文的。
在類裝載(load)時,JVM會調用內置的<clinit>方法對類成員和靜態初始化塊進行初始化調用。它們的順序按照源文件的原文順序。
我們稍微增加兩行static語句:
package debug; public class Test { static int x = 0; static String s = "123"; static { String s1 = "456"; if(1==1) throw new RuntimeException(); } public static void main(String[] args) { new Test(); } }然后進行反編譯:
javap -c debug.Test Compiled from "Test.java" public class debug.Test extends java.lang.Object{ static int x; static java.lang.String s; public debug.Test(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."":()V 4: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #2; //class debug/Test 3: dup 4: invokespecial #3; //Method " ":()V 7: pop 8: return static {}; Code: 0: iconst_0 1: putstatic #4; //Field x:I 4: ldc #5; //String 123 6: putstatic #6; //Field s:Ljava/lang/String; 9: ldc #7; //String 456 11: astore_0 12: new #8; //class java/lang/RuntimeException 15: dup 16: invokespecial #9; //Method java/lang/RuntimeException." ":()V 19: athrow
我們可以看到,類初始化正是按照源文件中定義的原文順序進行。先是聲明static int x; static java.lang.String s;然后對int x和String s進行賦值:
0: iconst_0 1: putstatic #4; //Field x:I 4: ldc #5; //String 123 6: putstatic #6; //Field s:Ljava/lang/String;執行初始化塊的String s1 = "456";生成一個RuntimeException拋
9: ldc #7; //String 456 11: astore_0 12: new #8; //class java/lang/RuntimeException 15: dup 16: invokespecial #9; //Method java/lang/RuntimeException."":()V 19: athrow 要明白的是,"<clinit>"方法不僅是類初始化方法,而且也是接口初始化方法。并不是所以接口
的屬性都是內聯的,只有直接賦常量值的接口常量才會內聯。而
[public static final] double d = Math.random()*100;
這樣的表達式是需要計算的,在接口中就要由"<clinit>"方法來初始化。
下面我們再來看看實例初始化方法"<init>"
"<init>"用于對象創建時對對象進行初始化,當在HEAP中創建對象時,一旦在HEAP分配了空間。最先就會調用"<init>"方法。這個方法包括實例變量的賦值(聲明不在其中)和初始化塊,以及構造方法調用。如果有多個重載的構造方法,每個構造方法都會有一個對應的"<init>"方法。構造方法隱式或顯示調用父類的構造方法前,總是先執行實例變量初始化和初始化塊.同樣,實例變量和初始化塊的順序也是按源文件的原文順序執行,構造方法中的代碼在最后執行:
package debug; public class Test { int x = 0; String s = "123"; { String s1 = "456"; //if(1==1) //throw new RuntimeException(); } public Test(){ String ss = "789"; } public static void main(String[] args) { new Test(); } } javap -c debug.Test的結果: Compiled from "Test.java" public class debug.Test extends java.lang.Object{ int x; java.lang.String s; public debug.Test(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."":()V 4: aload_0 5: iconst_0 6: putfield #2; //Field x:I 9: aload_0 10: ldc #3; //String 123 12: putfield #4; //Field s:Ljava/lang/String; 15: ldc #5; //String 456 17: astore_1 18: ldc #6; //String 789 20: astore_1 21: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #7; //class debug/Test 3: dup 4: invokespecial #8; //Method " ":()V 7: pop 8: return } 如果在同一個類中,一個構造方法調用了另一個構造方法,那么對應的"<init>"方法就會調用另一
個"<init>",但是實例變量和初始化塊會被忽略,否則它們就會被多次執行。
package debug; public class Test { String s1 = rt("s1"); String s2 = "s2"; public Test(){ s1 = "s1"; } public Test(String s){ this(); if(1==1) throw new Runtime(); } String rt(String s){ return s; } public static void main(String[] args) { new Test(""); } }反編譯的結果:
Compiled from "Test.java" public class debug.Test extends java.lang.Object{ java.lang.String s1; java.lang.String s2; public debug.Test(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."":()V 4: aload_0 5: aload_0 6: ldc #2; //String s1 8: invokevirtual #3; //Method rt:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 11: putfield #4; //Field s1:Ljava/lang/String; 14: aload_0 15: ldc #5; //String s2 17: putfield #6; //Field s2:Ljava/lang/String; 20: aload_0 21: ldc #2; //String s1 23: putfield #4; //Field s1:Ljava/lang/String; 26: return public debug.Test(java.lang.String); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #7; //Method " ":()V 4: new #8; //class java/lang/RuntimeException 7: dup 8: invokespecial #9; //Method java/lang/RuntimeException." ":()V 11: athrow java.lang.String rt(java.lang.String); Code: 0: aload_1 1: areturn public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #10; //class debug/Test 3: dup 4: ldc #11; //String 6: invokespecial #12; //Method " ":(Ljava/lang/String;)V 9: pop 10: return } 我們看到,由于Test(String s)調用了Test();所以"<init>":(Ljava/lang/String;)V不再對
實例變量和初始化塊進次初始化:
public debug.Test(java.lang.String); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #7; //Method "":()V 4: new #8; //class java/lang/RuntimeException 7: dup 8: invokespecial #9; //Method java/lang/RuntimeException." ":()V 11: athrow 而如果兩個構造方法是相互獨立的,則每個構造方法調用前都會執行實例變量和初始化塊的調用:
package debug; public class Test { String s1 = rt("s1"); String s2 = "s2"; { String s3 = "s3"; } public Test() { s1 = "s1"; } public Test(String s) { if (1 == 1) throw new RuntimeException(); } String rt(String s) { return s; } public static void main(String[] args) { new Test(""); } }反編譯的結果:
Compiled from "Test.java" public class debug.Test extends java.lang.Object{ java.lang.String s1; java.lang.String s2; public debug.Test(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object."":()V 4: aload_0 5: aload_0 6: ldc #2; //String s1 8: invokevirtual #3; //Method rt:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 11: putfield #4; //Field s1:Ljava/lang/String; 14: aload_0 15: ldc #5; //String s2 17: putfield #6; //Field s2:Ljava/lang/String; 20: ldc #7; //String s3 22: astore_1 23: aload_0 24: ldc #2; //String s1 26: putfield #4; //Field s1:Ljava/lang/String; 29: return public debug.Test(java.lang.String); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1; //Method java/lang/Object." ":()V 4: aload_0 5: aload_0 6: ldc #2; //String s1 8: invokevirtual #3; //Method rt:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 11: putfield #4; //Field s1:Ljava/lang/String; 14: aload_0 15: ldc #5; //String s2 17: putfield #6; //Field s2:Ljava/lang/String; 20: ldc #7; //String s3 22: astore_2 23: new #8; //class java/lang/RuntimeException 26: dup 27: invokespecial #9; //Method java/lang/RuntimeException." ":()V 30: athrow java.lang.String rt(java.lang.String); Code: 0: aload_1 1: areturn public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #10; //class debug/Test 3: dup 4: ldc #11; //String 6: invokespecial #12; //Method " ":(Ljava/lang/String;)V 9: pop 10: return } 明白了上面這些知識,我們來做一個小測試吧:
public class Test2 extends Test1{ { System.out.print("1"); } Test2(){ System.out.print("2"); } static{ System.out.print("3"); } { System.out.print("4"); } public static void main(String[] args) { new Test2(); } } class Test1 { Test1(){ System.out.print("5"); } static{ System.out.print("6"); } }試試看能清楚打印的順序嗎?如果沒有new Test2()將打印什么?
作者:axman 專欄:http://blog.csdn.net/axman/