基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。
大家好，我是課代表。可以關(guān)注我的公眾號(hào)：Java課代表，原創(chuàng)實(shí)戰(zhàn)干貨首發(fā)地兒，等你呦。
開篇一道題，考察代碼執(zhí)行順序：
public class Parent { static { System.out.println("Parent static initial block"); } { System.out.println("Parent initial block"); } public Parent() { System.out.println("Parent constructor block"); }}public class Child extends Parent { static { System.out.println("Child static initial block"); } { System.out.println("Child initial block"); } private Hobby hobby = new Hobby(); public Child() { System.out.println("Child constructor block"); }}public class Hobby { static{ System.out.println("Hobby static initial block"); } public Hobby() { System.out.println("hobby constructor block"); }}當(dāng)執(zhí)行new Child()時(shí)，上述代碼輸出什么？
相信有不少同學(xué)遇到過這類問題，可能查過資料之后接著就忘了，再次遇到還是答不對(duì)。接下來課代表通過4個(gè)步驟，帶大家拆解一下這段代碼的執(zhí)行順序，并借此總結(jié)規(guī)律。
1.編譯器優(yōu)化了啥？
下面兩段代碼對(duì)比一下編譯前后的變化：
編譯前的Child.java
public class Child extends Parent { static { System.out.println("Child static initial block"); } { System.out.println("Child initial block"); } private Hobby hobby = new Hobby(); public Child() { System.out.println("Child constructor block"); }}編譯后的Child.class
public class Child extends Parent { private Hobby hobby; public Child() { System.out.println("Child initial block"); this.hobby = new Hobby(); System.out.println("Child constructor block"); } static { System.out.println("Child static initial block"); }}通過對(duì)比可以看到，編譯器把初始化塊和實(shí)例字段的賦值操作，移動(dòng)到了構(gòu)造函數(shù)代碼之前，并且保留了相關(guān)代碼的先后順序。事實(shí)上，如果構(gòu)造函數(shù)有多個(gè)，初始化代碼也會(huì)被復(fù)制多份移動(dòng)過去。
據(jù)此可以得出第一條優(yōu)先級(jí)順序：
2.static 有啥作用？
類的加載過程可粗略分為三個(gè)階段：加載 -> 鏈接 -> 初始化
初始化階段可被8種情況觸發(fā)：
- 使用 new 關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候
- 讀取或設(shè)置一個(gè)類型的靜態(tài)字段（常量除外）
- 調(diào)用一個(gè)類型的靜態(tài)方法
- 使用反射調(diào)用類的時(shí)候
- 當(dāng)初始化類的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)父類還沒有進(jìn)行過初始化，則先觸發(fā)其父類初始化
- 虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，會(huì)先初始化主類（包含main()方法的那個(gè)類）
- 當(dāng)初次調(diào)用 MethodHandle 實(shí)例時(shí)，初始化該 MethodHandle 指向的方法所在的類。
- 如果接口中定義了默認(rèn)方法(default 修飾的接口方法)，該接口的實(shí)現(xiàn)類發(fā)生了初始化，則該接口要在其之前被初始化
其中的2,3條目是被static代碼觸發(fā)的。
其實(shí)初始化階段就是執(zhí)行類構(gòu)造器<clinit> 方法的過程，這個(gè)方法是編譯器自動(dòng)生成的，里面收集了static修飾的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語句塊（static{} 塊），并且保留這些代碼出現(xiàn)的先后順序。
根據(jù)條目5，JVM 會(huì)保證在子類的<clinit>方法執(zhí)行前，父類的<clinit>方法已經(jīng)執(zhí)行完畢。
小結(jié)一下：訪問類變量或靜態(tài)方法，會(huì)觸發(fā)類的初始化，而類的初始化就是執(zhí)行<clinit>，也就是執(zhí)行 static 修飾的賦值動(dòng)作和static{}塊，并且 JVM 保證先執(zhí)行父類初始化，再執(zhí)行子類初始化。
由此得出第二條優(yōu)先級(jí)順序：
3.static 代碼只執(zhí)行一次
我們都知道，static代碼(靜態(tài)方法除外)只執(zhí)行一次。
你有沒有想過，這個(gè)機(jī)制是如何保證的呢？
答案是：雙親委派模型。
JDK8 及之前的雙親委派模型是：
應(yīng)用程序類加載器 → 擴(kuò)展類加載器 → 啟動(dòng)類加載器
平時(shí)開發(fā)中寫的類，默認(rèn)都是由 應(yīng)用程序類加載器加載，它會(huì)委派給其父類：擴(kuò)展類加載器。而擴(kuò)展類加載器又會(huì)委派給其父類：啟動(dòng)類加載器。只有當(dāng)父類加載器反饋無法完成這個(gè)加載請(qǐng)求時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試自己去完成加載，這個(gè)過程就是雙親委派。三者的父子關(guān)系并不是通過繼承，而是通過組合模式實(shí)現(xiàn)的。
該過程的實(shí)現(xiàn)也很簡單，下面展示關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)代碼：
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException{ // 首先檢查該類是否被加載過 // 如果加載過，直接返回該類 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 如果父類拋出ClassNotFoundException // 說明父類無法完成加載請(qǐng)求 } if (c == null) { // 如果父類無法加載，轉(zhuǎn)由子類加載 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c;}結(jié)合注釋相信大家很容易看懂。
由雙親委派的代碼可知，同一個(gè)類加載器下，一個(gè)類只能被加載一次，也就限定了它只能被初始化一次。所以類中的 static代碼(靜態(tài)方法除外)只在類初始化時(shí)執(zhí)行一次
4. <init>和<clinit>
前面已經(jīng)介紹了編譯器自動(dòng)生成的類構(gòu)造器：<clinit>方法，它會(huì)收集static修飾的所有類變量的賦值動(dòng)作和靜態(tài)語句塊（static{} 塊）并保留代碼的出現(xiàn)順序，它會(huì)在類初始化時(shí)執(zhí)行
相應(yīng)的，編譯器還會(huì)生成一個(gè)<init>方法，它會(huì)收集實(shí)例字段的賦值動(dòng)作、初始化語句塊({}塊)和構(gòu)造器(Constructor)中的代碼，并保留代碼的出現(xiàn)順序，它會(huì)在 new 指令之后接著執(zhí)行
所以，當(dāng)我們new 一個(gè)類時(shí)，如果JVM未加載該類，則先對(duì)其進(jìn)行初始化，再進(jìn)行實(shí)例化。
至此，第三條優(yōu)先級(jí)規(guī)則也就呼之欲出了：
5. 規(guī)律實(shí)踐
將前文的三條規(guī)則合并，總結(jié)出如下兩條：
1.靜態(tài)代碼(static{}塊、靜態(tài)字段賦值語句) > 初始化代碼({}塊、實(shí)例字段賦值語句) > 構(gòu)造函數(shù)代碼
2.父類的static代碼 > 子類的static代碼
根據(jù)前文總結(jié)，初始化代碼和構(gòu)造函數(shù)代碼被編譯器收集到了<init>中，靜態(tài)代碼被收集到了<clinit>中，所以再次對(duì)上述規(guī)律做合并：
父類<clinit> > 子類<clinit> > 父類 <init> > 子類 <init>
對(duì)應(yīng)到開篇的問題，我們來實(shí)踐一下：
當(dāng)執(zhí)行new Child()時(shí)，new關(guān)鍵字觸發(fā)了 Child 類的初始化 ，JVM 發(fā)現(xiàn)其有父類，則先初始化 Parent 類，開始執(zhí)行Parent類的<clinit>方法，然后執(zhí)行 Child 類的<clinit>方法(還記得<clinit>里面收集了什么嗎？)。
然后開始實(shí)例化 一個(gè)Child類的對(duì)象，此時(shí)準(zhǔn)備執(zhí)行 Child 的<init>方法，發(fā)現(xiàn)它有父類，優(yōu)先執(zhí)行父類的<init>方法，然后再執(zhí)行子類的<init>(還記得<init>里面收集了什么嗎？)。
相信看到這里，各位心中已經(jīng)對(duì)開篇的問題有答案了，不妨先手寫一下輸出順序，然后寫代碼親自驗(yàn)證一下。
結(jié)束語
平時(shí)開發(fā)中經(jīng)常用到static，每次寫的時(shí)候，心里總會(huì)打兩個(gè)問號(hào)，我為什么要用static?不用行不行？這正應(yīng)了開篇的第一句話：
基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖
通過本文可以看出，static的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止類變量，靜態(tài)方法那么簡單。在經(jīng)典的單例模式中，你將看到static的各種用法，下一篇就寫如何花式編寫單例模式。
原創(chuàng)碼字不容易，歡迎關(guān)注點(diǎn)贊和分享。
