[Java] 类的初始化步骤

前言

类的初始化过程，可在多线程环境下进行的，为了简化，本文介绍的单线程情况下的类初始化步骤。

此外，继承情况下的顺序不是本文焦点，本文重点在于一个类的内部字段的初始化顺序。想了解继承情况下的初始化情况，可参看 类和接口的初始化步骤 - 继承方面

本文介绍的是类的初始化，不涉及实例的初始化。

正文

类的初始化，包括静态代码块的初始化、静态字段（类的字段）的初始化。

类的初始化触发条件：

1) T 是一个类，且 T 的一个实例被创建。

2) T 的一个静态方法被调用

3) T 的一个静态字段被赋值

4) T 的一个静态字段被使用，并且该字段不是一个字面常量。

5) T 是一级类，并且内嵌的断言语句被执行

本文的采用第 4) 种触发条件进行演示。

一个类的初始化步骤：

1. 在一个类被初始化之前，也就是在任何非字面类常量的类字段被初始化之前，字面类常量先完成初始化，如字段 static final Stirng a = "good"。

2. 当类被触发进行初始化，若其直接父类还没有被初始化，先对直接父类进行初始化；若直接父类的直接父类没有被初始化，则先对直接父类的直接父类进行初始化，以此类推，直到 Object 类或某一级别的祖父类已被初始化。

3. 初始化所有非类常量的类字段，同时初始化静态代码块，按文本序。 

例子

Super, 父类，被初始化有输出

Test，测试主体类，继承 Super, 拥有四个字段：字面类常量 field1, 非字面的类常量 field2, 类变量 field3, 实例变量 field4; 拥有静态代码块，在类被初始化时被执行。

Test$InnerClass，Test 的内部类，在 Test 初始化时候被调用，用于表明字面类常量、非字面类常量两者被初始化的时间是不一样的。

InitDemo, 演示类的时候步骤。

具体代码

Super, 父类

public class Super {
    static {
        System.out.println("initializing Super ");
    }
}

Test, 测试的主体类

public class Test extends Super {

    public static final String field1 = "Test.field1";
    
    public static final String field2 = InnerClass.pint("Initializing Test.field2 ");
    public static String field3 = InnerClass.pint("Initializing Test.field3 ");
    
    public String field4 = InnerClass.pint("Initializing Test.field4 ");
    
    static{
        System.out.println("initializing Test class ");
        System.out.println("	" + field1 + " - " + field2 + " - " + field3);
    }
    
    public Test(){
        System.out.println("in Test() ");
    }
    
    public void bMethod() {    
        System.out.println("in Test.bMethod() ");
    }

    
    public static class InnerClass{
        public static String pint(String s){
            System.out.println(s);
            return s.substring(s.indexOf(" ") + 1);
        }
        
        static {
            System.out.println("initialzation in Test$innerClass ");
            System.out.println("	" + field1 + " - " + field2 + " - " + field3);        
        }
    }
}

InitDemo, 演示 Test 被初始化的步骤

public class InitDemo {
    public static void mian(){
        System.out.println(Test.field1);
        System.out.println("----------");
        System.out.println(Test.field2);
    }
}

输出如下

Test.field1
----------
initializing Super 
initialzation in Test$innerClass 
    Test.field1 - null - null
Initializing Test.field2 
Initializing Test.field3 
initializing Test class 
    Test.field1 - Test.field2  - Test.field3 
Test.field2 

从输出可以看出 ： 

在输出字面类常量 Test.field1 时候， Test 类并没有被初始化。而在输出非字面的类常量 Test.field2 时候，触发了 Test 的初始化。

在 Test 类被初始化之前，其父类 Super 先被初始化。

第 5 行是内部类 Test$innerClass 的输出，Test 类被初始化之前，非字面类字段 filed2、field3 都为 null，只有字面类常量 field1 已被赋值。

地 9 行是 Test 类静态代码块的初始化运行，此时类字段 field2、field3 均已被初始化。

类的初始化只是对类字段 ( field1、field2、field3 ) 进行初始化赋值，实例字段 field4 并不会被初始化赋值，需要等到创建实例是才会被初始化创建。

参考资料

12.4. Initialization of Classes and Interfaces, The Java Language Specification, Java SE 8 Edition

What is the best way to implement constants in Java?, stackOverflow