由static带来的一连串问题

最新推荐文章于 2024-04-23 15:37:25 发布

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#java #虚拟机 #class #static-java #生命周期

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本文深入探讨Java类的初始化过程，包括加载、准备和初始化三个阶段的区别。重点讲解了类初始化的触发条件及类中静态成员的初始化时机。

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起因

写代码的时候碰到这么一种需求

一个方法的调用次数很高
这个方法内需要使用一个map

本能的想到了将这个map在最开始的时候就初始化。方法就是扔在一个类里面，使用一个静态成员来定义这个map，那么问题就来了，我这个map实际上不可能只是使用一个空的map，肯定还是需要在初始化的时候往里面扔进去一些数据的，那就无可避变的涉及到了静态代码块。可以看看如下代码：

Testjingtai.java

public class TestJingtai {

    public static Map<String,String> map = new HashMap<String, String>();

    static {
        System.out.println("init test jingtai");
        map.put("1","1");
        map.put("2","1");
    }
}

Main.java

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(TestJingtai.map);
    }
}

运行结果

init test jingtai

其实当时我是怀着疑问的态度的，写了段儿代码就是想尝试一下，看看到底能不能够初始化这个代码块儿。最后结果出来了，发现是能够初始化的。但是我仍然疑惑，为啥能初始化呢？啥时候初始化呢？底子薄，想不明白，拎了本《深入理解java虚拟机-第二版》瞅了瞅，里面正好有讲类的初始化这一块儿，感兴趣的读了读。

在说初始化前，还是得先看看，class是怎样从一个文件被虚拟机放到内存里面的，如果不清楚这个流程，那么就无从讲起初始化，还是会迷糊。

类的生命周期

从图中能够看到整个类的生命周期，其中涉及到这个问题的我打了红色标识。所以重点关注一下加载准备以及初始化。

以前犯迷糊的一个重要原因就是认为，加载之后类就初始化了 ，实际上从这个图来看，这种想法是错误的。加载!=初始化。

加载

那加载的过程中干了些啥事儿呢？一句话概括就是：拿到一个类的二进制字节流，并将其转化为方法区中的Class对象。说白了就是从外存到内存的一个过程（外存并不仅限制与.class文件）。

准备

准备阶段可以理解为为变量赋初始值的阶段，这个地方有三个点值得注意：

赋初始值的变量仅包括类的static变量，而不包括实例变量
赋初始值的变量不是用户定义的变量，而是系统自定义的“0”值
如果引入了final static，那么赋初始值的就是用户定义的变量

下表为基本数据类型的0值（摘自深入理解java虚拟机）

数据类型	0值
int	0
long	0L
short	(short)0
char	‘u\0000’
byte	(btye)0
boolean	false
float	0.0f
double	0.0d
reference	null

初始化

简要概括这个阶段的话，可以理解为虚拟机为类中的变量赋上用户所定义的值，并且执行类中的所有静态语句块儿，即clinit方法的一个阶段。而触发初始化的条件也有明确的说明，就是以下五条（摘自深入了解java虚拟机）。

1）遇到new、getstatic、putstatic或invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。生成这4条指令的最常见的Java代码场景是：使用new关键字实例化对象的时候、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、已在编译期把结果放入常量池的静态字段除外）的时候，以及调用一个类的静态方法的时候。

2）使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

3）当初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行过初始化，则需要先触发其父类的初始化。

4）当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main（）方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。

5）当使用JDK 1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。

这个clinit方法有些意思，我最开始认为这个方法会连带着这个类中的非静态语句块一起执行，但是实际上并非如此，可看如下代码：

Testjingtai.java

public class TestJingtai {

    public  static String s = "11111";

    {
        System.out.println("init nonestatic code");
    }
}

Main.java

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(TestJingtai.s);
    }
}

运行结果

看到没，没有执行非静态代码块儿中的东西。也就是说，类的初始化实际上是不会初始化非static代码块儿的。那这些代码块儿是在啥时候执行的呢？是在创建类的实例对象的时候执行的，实例化的时候会执行一个名为init的方法。在创建类实例的过程中，是先初始化类，然后再执行类中的代码块儿，最后执行类的构造函数。如下图所示：
执行顺序