java类加载与初始化

第一段：

class A{

　　public A(){

　　　　this.list();

　　}

　　public void list(){

　　　　System.out.println("in a list..");

　　}

}

 

class B extends A{

　　private final static B instance  = new B(); //这里会调用list,是在还没构造结束的时候就调用了，但这里不会错

　　public static B getInstance(){

　　　　System.out.println("getting instance b..");

　　　　return instance;

　　}

　　public void list(){

　　　　System.out.println("in b list...");

　　}

}

 

public class LoadClassErrorDemo {

　　public static void main(String[] args) {

　　　　B.getInstance();

　　}

}

 

运行结果：

in b list...

getting instance b..

 

结果分析：通过getInstance()方法获取B类实例的时候需要加载B类，加载的过程中需要调用B类的构造方法， B类的构造方法最先调用A类的构造方法，A的构造方法需要使用list方法，但是该方法在B类中已经重载了，所以真正调用的是B类的list。

这种设计是有问题的，A类作为一个可以继承的类，但不能预料自己会被哪些类继承，也无法控制后续子类对list的修改，是上层代码依赖下层代码的严重设计漏洞。修改方式：

1 将A类的list方法不对外公开，即private；

2 将A类的构造方法拆分，将动态的部分和静态的部分拆开，静态在自身设定并封闭，动态支持扩展；

3 这种情况应该将A设计为抽象类，让子类去完成自己list方法，但自身不提供。

 

第二段：

class A{

　　public A(){

　　　　this.list();

　　}

　　public void list(){

　　　　System.out.println("in a list..");

　　}

}

 

class B extends A{

　　private final static B instance  = new B(); //这里会调用list,是在还没构造结束的时候就调用了　　

　　public static B getInstance(){

　　　　System.out.println("getting instance b..");

　　　　return instance;

　　}

　　public void list(){

　　　　System.out.println("in b list...");

　　　　try{

　　　　　　Thread.sleep(1000);

　　　　}catch(Exception e){

　　　　　　e.printStackTrace();

　　　　}

　　　　instance.list2();

　　}

　　public void list2(){}

}

 

public class LoadClassErrorDemo {

 

　　public static void main(String[] args) {

　　　　new Thread(){

　　　　　　public void run(){

　　　　　　　　try{

　　　　　　　　　　Thread.sleep(1000);

　　　　　　　　}catch(Exception e){

　　　　　　　　　　e.printStackTrace();

　　　　　　　　}

　　　　　　　　B.getInstance().list2();

　　　　　　}

　　　　}.start();

　　}

}

 

运行结果：

in b list...

Exception in thread "Thread-0" java.lang.ExceptionInInitializerError

at chapter03.load.LoadClassErrorDemo$1.run(LoadClassErrorDemo.java:42)

Caused by: java.lang.NullPointerException

at chapter03.load.B.list(LoadClassErrorDemo.java:26)

at chapter03.load.A.(LoadClassErrorDemo.java:4)

at chapter03.load.B.(LoadClassErrorDemo.java:11)

at chapter03.load.B.(LoadClassErrorDemo.java:12)

... 1 more

 

说明：在调用A类构造方法时使用了B类的list方法，B类的list方法需要调用instance的list2方法，在调用之前需要保证instance实例已经生成，但是instance必须在B类加载并初始化之后才有效，所以无法调用。这里将A的list方法改为private也就不存在这个问题，这种间接调用导致实例未生成需要注意下。

 

类的加载分为3个部分：读取文件，从父到子的ClassLoader加载，多个路径中都没有找到则抛出ClassNotFoundException ; 链接，对字节码进行解析，校验，不符合标准则抛出ClassNotFoundError ; 初始化，调用这个Class对象自身的构造函数，静态变量，static块赋值。

所有的类必须在使用前加载和初始化，如果多个线程同时尝试访问该类，必须等待static块执行完成，否则都将阻塞。 所以static中代码不宜太多，尤其是IO操作，否则阻塞时间可能很长。

 

简单写下java初始化：

1 局部变量使用之前必须初始化，但是类的成员声明时如果不给定值则有默认的值，句柄为null（思考下原因：类的每个方法可能初始化或使用对象变量，使用对象前必须设定值不科学）；

2 自动初始化和赋值初始化不受构造函数影响：

class Counter {

　　int i;
　　Counter() { i = 7; }

}//这里会先将i的值置零然后调用构造函数i赋值为7

class A2{

　　int v;

　　LoadClassErrorDemo l;

　　public A2(){

　　　　f1();

　　　　v=7;

　　　　System.out.println("in the end v="+v);

　　}

　　void f1(){

　　　　System.out.println("in method f1 v="+v);

　　　　System.out.println("in method l="+l);

　　}

　　void f2(int x){

　　　　System.out.println(x);

　　}

}

public class InitTest {

　　public static void main(String[] args) {

　　　　new A2();

　　}

}

 

运行结果：

in method f1 v=0

in method l=null

in the end v=7

 

3 静态数据成员的初始化(部分来源于java编程思想中的)：若数据是静态的（ static），如果它属于一个基本类型（主类型），而且未对其初始化，就会自动获得自己的标准基本类型初始值；如果它是指向一个对象的句柄，那么除非新建一个对象，并将句柄同它连接起来，否则就会得到一个空值（NULL）。如果想在定义的同时进行初始化，采取的方法与非静态值表面看起来是相同的。但由于 static 值只有一个存储区域，所以无论创建多少个对象，都必然会遇到何时对那个存储区域进行初始化的问题。

 

class Bowl {

　　Bowl(int marker) {

　　　　System.out.println("Bowl(" + marker + ")");

　　}

　　void f(int marker) {

　　　　System.out.println("f(" + marker + ")");

　　}

}

class Table {

　　static Bowl b1 = new Bowl(1);

　　Table() {

　　　　System.out.println("Table()");

　　　　b2.f(1);

　　}

　　void f2(int marker) {

　　　　System.out.println("f2(" + marker + ")");

　　}

　　static Bowl b2 = new Bowl(2);

}

class Cupboard {

　　Bowl b3 = new Bowl(3);

　　static Bowl b4 = new Bowl(4);

　　Cupboard() {

　　　　System.out.println("Cupboard()");

　　　　b4.f(2);

　　}

　　void f3(int marker) {

　　　　System.out.println("f3(" + marker + ")");

　　}

　　static Bowl b5 = new Bowl(5);

}

public class StaticInitialization {

　　public static void main(String[] args) {

　　　　System.out.println("Creating new Cupboard() in main");

　　　　new Cupboard();

　　　　System.out.println("Creating new Cupboard() in main");

　　　　new Cupboard();

　　　　t2.f2(1);

　　　　t3.f3(1);

　　}

　　static Table t2 = new Table();

　　static Cupboard t3 = new Cupboard();

} ///:~

 

运行结果：

Bowl(1)

Bowl(2)

Table()

f(1)

Bowl(4)

Bowl(5)

Bowl(3)   

Cupboard()

f(2)

Creating new Cupboard() in main

Bowl(3)

Cupboard()

f(2)

Creating new Cupboard() in main

Bowl(3)

Cupboard()

f(2)

f2(1)

f3(1)

 

首先加载StaticInitialization类的时候需要加载两个静态对象t2,t3，加载非静态成员t3时候发现b3在b4和b5加载后初始化（仔细想想很多时候非静态成员需要使用静态成员，也就理解了）；另外Bowl(3)出现了3次，而Bowl(4)，Bowl(5)仅出现一次，说明每创建一个Cupboard需要为其生成新的b3成员，而静态成员是共享的。

 

综上所述：

初始化的顺序是首先 static（如果它们尚未由前一次对象创建过程初始化），接着是非 static 对象。

现考虑一个名为 Dog 的类：
(1) 类型为 Dog 的一个对象首次创建时，或者 Dog 类的 static 方法/static 字段首次访问时， Java 解释器必须找到 Dog.class（在事先设好的类路径里搜索）。
(2) 找到 Dog.class 后（它会创建一个 Class 对象），它的所有 static 初始化模块都会运行。因此， static 初始化仅发生一次——在 Class 对象首次载入的时候。
(3) 创建一个 new Dog() 时， Dog 对象的构建进程首先会在内存堆（Heap）里为一个 Dog 对象分配足够多的存储空间。
(4) 这种存储空间会清为零，将 Dog 中的所有基本类型设为它们的默认值（零用于数字，以及 boolean 和char 的等价设定）。
(5) 进行字段定义时发生的所有初始化都会执行。
(6) 执行构建器。