本文实例讲述了Java类继承关系中的初始化顺序。分享给大家供大家参考，具体如下：
Java类初始化的顺序经常让人犯迷糊，现在本文尝试着从JVM的角度，对Java非继承和继承关系中类的初始化顺序进行试验，尝试给出JVM角度的解释。
非继承关系中的初始化顺序
对于非继承关系，主类InitialOrderWithoutExtend中包含了静态成员变量（类变量）SampleClass 类的一个实例，普通成员变量SampleClass 类的2个实例（在程序中的顺序不一样）以及一个静态代码块，其中静态代码块中如果静态成员变量sam不为空，则改变sam的引用。main()方法中创建了2个主类对象，打印2个主类对象的静态成员sam的属性s。
代码1：
package com.j2se;
public class InitialOrderWithoutExtend {
static SampleClass sam = new SampleClass("静态成员sam初始化");
SampleClass sam1 = new SampleClass("普通成员sam1初始化");
static {
System.out.println("static块执行");
if (sam == null)
System.out.println("sam is null");
sam = new SampleClass("静态块内初始化sam成员变量");
}
SampleClass sam2 = new SampleClass("普通成员sam2初始化");
InitialOrderWithoutExtend() {
System.out.println("InitialOrderWithoutExtend默认构造函数被调用");
}
public static void main(String[] args) {
// 创建第1个主类对象
System.out.println("第1个主类对象：");
InitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();
// 创建第2个主类对象
System.out.println("第2个主类对象：");
InitialOrderWithoutExtend ts2 = new InitialOrderWithoutExtend();
// 查看两个主类对象的静态成员：
System.out.println("2个主类对象的静态对象：");
System.out.println("第1个主类对象, 静态成员sam.s: " + ts.sam);
System.out.println("第2个主类对象, 静态成员sam.s: " + ts2.sam);
}
}
class SampleClass {
// SampleClass 不能包含任何主类InitialOrderWithoutExtend的成员变量
// 否则导致循环引用，循环初始化，调用栈深度过大
// 抛出 StackOverFlow 异常
// static InitialOrderWithoutExtend iniClass1 = new InitialOrderWithoutExtend("静态成员iniClass1初始化");
// InitialOrderWithoutExtend iniClass2 = new InitialOrderWithoutExtend("普通成员成员iniClass2初始化");
String s;
SampleClass(String s) {
this.s = s;
System.out.println(s);
}
SampleClass() {
System.out.println("SampleClass默认构造函数被调用");
}
@Override
public String toString() {
return this.s;
}
}
输出结果：
静态成员sam初始化 static块执行 静态块内初始化sam成员变量 第1个主类对象： 普通成员sam1初始化 普通成员sam2初始化 InitialOrderWithoutExtend默认构造函数被调用 第2个主类对象： 普通成员sam1初始化 普通成员sam2初始化 InitialOrderWithoutExtend默认构造函数被调用 2个主类对象的静态对象： 第1个主类对象, 静态成员sam.s: 静态块内初始化sam成员变量 第2个主类对象, 静态成员sam.s: 静态块内初始化sam成员变量
由输出结果可知，执行顺序为：
- static静态代码块和静态成员
- 普通成员
- 构造函数执行
当具有多个静态成员和静态代码块或者多个普通成员时，初始化顺序和成员在程序中申明的顺序一致。
注意到在该程序的静态代码块中，修改了静态成员sam的引用。main()方法中创建了2个主类对象，但是由输出结果可知，静态成员和静态代码块只进行了一次初始化，并且新建的2个主类对象的静态成员sam.s是相同的。由此可知，类的静态成员和静态代码块在类加载中是最先进行初始化的，并且只进行一次。该类的多个实例共享静态成员，静态成员的引用指向程序最后所赋予的引用。
继承关系中的初始化顺序
此处使用了3个类来验证继承关系中的初始化顺序：Father父类、Son子类和Sample类。父类和子类中各自包含了非静态代码区、静态代码区、静态成员、普通成员。运行时的主类为InitialOrderWithExtend类，main()方法中创建了一个子类的对象，并且使用Father对象指向Son类实例的引用（父类对象指向子类引用，多态）。
代码2：
package com.j2se;
public class InitialOrderWithExtend {
public static void main(String[] args) {
Father ts = new Son();
}
}
class Father {
{
System.out.println("父类 非静态块 1 执行");
}
static {
System.out.println("父类 static块 1 执行");
}
static Sample staticSam1 = new Sample("父类 静态成员 staticSam1 初始化");
Sample sam1 = new Sample("父类 普通成员 sam1 初始化");
static Sample staticSam2 = new Sample("父类 静态成员 staticSam2 初始化");
static {
System.out.println("父类 static块 2 执行");
}
Father() {
System.out.println("父类 默认构造函数被调用");
}
Sample sam2 = new Sample("父类 普通成员 sam2 初始化");
{
System.out.println("父类 非静态块 2 执行");
}
}
class Son extends Father {
{
System.out.println("子类 非静态块 1 执行");
}
static Sample staticSamSub1 = new Sample("子类 静态成员 staticSamSub1 初始化");
Son() {
System.out.println("子类 默认构造函数被调用");
}
Sample sam1 = new Sample("子类 普通成员 sam1 初始化");
static Sample staticSamSub2 = new Sample("子类 静态成员 staticSamSub2 初始化");
static {
System.out.println("子类 static块1 执行");
}
Sample sam2 = new Sample("子类 普通成员 sam2 初始化");
{
System.out.println("子类 非静态块 2 执行");
}
static {
System.out.println("子类 static块2 执行");
}
}
class Sample {
Sample(String s) {
System.out.println(s);
}
Sample() {
System.out.println("Sample默认构造函数被调用");
}
}
运行结果：
父类 static块 1 执行 父类 静态成员 staticSam1 初始化 父类 静态成员 staticSam2 初始化 父类 static块 2 执行 子类 静态成员 staticSamSub1 初始化 子类 静态成员 staticSamSub2 初始化 子类 static块1 执行 子类 static块2 执行 父类 非静态块 1 执行 父类 普通成员 sam1 初始化 父类 普通成员 sam2 初始化 父类 非静态块 2 执行 父类 默认构造函数被调用 子类 非静态块 1 执行 子类 普通成员 sam1 初始化 子类 普通成员 sam2 初始化 子类 非静态块 2 执行 子类 默认构造函数被调用
由输出结果可知，执行的顺序为：
- 父类静态代码区和父类静态成员
- 子类静态代码区和子类静态成员
- 父类非静态代码区和普通成员
- 父类构造函数
- 子类非静态代码区和普通成员
- 子类构造函数
与非继承关系中的初始化顺序一致的地方在于，静态代码区和父类静态成员、非静态代码区和普通成员是同一级别的，当存在多个这样的代码块或者成员时，初始化的顺序和它们在程序中申明的顺序一致；此外，静态代码区和静态成员也是仅仅初始化一次，但是在初始化过程中，可以修改静态成员的引用。
初始化顺序图示
非继承关系
继承关系
类初始化顺序的JVM解释
类初始化顺序受到JVM类加载机制的控制，类加载机制包括加载、验证、准备、解析、初始化等步骤。不管是在继承还是非继承关系中，类的初始化顺序主要受到JVM类加载时机、解析和clinit()初始化规则的影响。
加载时机
加载是类加载机制的第一个阶段，只有在5种主动引用的情况下，才会触发类的加载，而在其他被动引用的情况下并不会触发类的加载。关于类加载时机和5中主动引用和被动引用详见【深入理解JVM】：类加载机制。其中3种主动引用的形式为：
- 程序启动需要触发main方法的时候，虚拟机会先触发这个类的初始化
- 使用new关键字实例化对象、读取或设置一个类的静态字段（被final修饰、JIT时放入常量池的静态字段除外）、调用一个类的静态方法，会触发初始化
- 当初始化一个类的时候，如果其父类没有初始化，则需要先触发其父类的初始化
代码1中触发main()方法前，需要触发主类InitialOrderWithoutExtend的初始化，主类初始化触发后，对静态代码区和静态成员进行初始化后，打印”第1个主类对象：”，之后遇到newInitialOrderWithoutExtend ts = new InitialOrderWithoutExtend();，再进行其他普通变量的初始化。
代码2是继承关系，在子类初始化前，必须先触发父类的初始化。
类解析在继承关系中的自下而上递归
类加载机制的解析阶段将常量池中的符号引用替换为直接引用，主要针对的是类或者接口、字段、类方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用。关于类的解析过程详见【深入理解JVM】：类加载机制。
而在字段解析、类方法解析、方法类型解析中，均遵循继承关系中自下而上递归搜索解析的规则，由于递归的特性（即数据结构中栈的“后进先出”），初始化的过程则是由上而下、从父类到子类的初始化顺序。
初始化clinit()方法
初始化阶段是执行类构造器方法clinit() 的过程。clinit() 是编译器自动收集类中所有类变量（静态变量）的赋值动作和静态语句块合并生成的。编译器收集的顺序是由语句在源文件中出现的顺序决定的。JVM会保证在子类的clinit() 方法执行之前，父类的clinit() 方法已经执行完毕。
因此所有的初始化过程中clinit()方法，保证了静态变量和静态语句块总是最先初始化的，并且一定是先执行父类clinit()，在执行子类的clinit()。
代码顺序与对象内存布局
在前面的分析中我们看到，类的初始化具有相对固定的顺序：静态代码区和静态变量先于非静态代码区和普通成员，先于构造函数。在相同级别的初始化过程中，初始化顺序与变量定义在程序的中顺序是一致的。
而代码顺序在对象内存布局中同样有影响。（关于JVM对象内存布局详见【深入理解JVM】：Java对象的创建、内存布局、访问定位。）
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。而实例数据是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。
无论是从父类继承还是子类定义的，都需要记录下来，这部分的存储顺序JVM参数和字段在程序源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oop，从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是分配到一起。满足这个条件的前提下，父类中定义的变量会出现在子类之前。不过，如果启用了JVM参数CompactFields（默认为true，启用），那么子类中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙中。
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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。