[#0x0023] class loading: further discussion involving steps of instance creation

　　本文对[#0x0001]、[#0x0008]、[#0x000B]做统一归纳。

 

　　一个类在能够被程序使用之前，必须经历三个准备工作(以下统称为类的执行)：

　　-> 1. loading

　　-> 2. linking

　　    --> 2.1 verification

　　    --> 2.2 preparation

　　    --> 2.3 resolution (optional)

　　-> 3. inintialization

 

　　在[#0x0008]、[#0x000B]中，我们使用的loading (加载)，其实是统指了以上三个步骤。

 

　　loading指从.class文件中读取类的binary representation(即类的Class对象)的过程。

　　verfication过程验证binary representation的结构是否正确。

　　preparation过程为类的static field申请空间并赋默认值，同时为类的一些内部数据结构(如方法列表) 申请空间。

　　resolution过程分析类中的引用。resolution过程是一个optional的过程，在resolution过程中可以有不同的loading策略，比如说，在resolve class A的时候，发现class A中有一个class B的引用，此时可以立即加载class B，也可以do nothing。

　　initialization过程执行static initializer和initializer for static field (i.e. static variable initializer)。如：

private static int i = 5; //static variable initializer

//static initializer
static
{
	......
}

以下不属于initialization阶段执行的代码：

private int i = StaticFunction(); //虽然涉及到了static方法，不过field不是static，不能算是static variable initialzer

//虽然是对static field初始化，但这个initializer本身不是static，依旧不能算是static initializer
{
	StaticField = xxx;
	......
} 

 

　　由于loading和linking过程是implementation-dependent，且不方便追踪和查看，所以暂不讨论loading和linking的触发条件。以下着重讨论initialization。

　　initialization三原则：

　　-> 1. 触发原则：以下三种场景执行之前会触发initialization

　　    --> 创建类的实例(constrcutor or Class.newInstance())

　　    --> 调用类的static方法(包括constructor)

　　    --> 非final的static field is used or assigned

　　-> 2. 父类原则：子类initialization之前，其direct父类必须initialization，and do it recursively. (p.s. 类实现的接口无需initialization，类实现的接口的父接口亦无需如此)

　　-> 3. 引发原则：如果子类initialization引发了父类的initialization，而此时父类还没有loading和linking，则父类的loading和linking也会被引发(p.s. 我觉得子类的initialization同样可以引发子类的loading和linking，如果loading和linking还没有执行的话)。

 

　　这里需要着重强调的是：loading、linking和initialization都是类的行为(class behavior) (所以initialization执行的都是static)，而实例的创建(constructor or Class.newInstance())则是对象行为(object behavior)。

 

　　constructor执行的过程：

　　-> 执行this() or super()

　　-> 执行initializer和non-static variable initializer

　　-> 执行constructor的余下部分

 

　　回头看[#0x0008]的例子：

//@file Beetle.java

import static java.lang.System.out;

class Insect 
{
	private int i = 1;
	protected int j;
	private static int x1 = printInit("static Insect.x1 initialized");
	
	Insect() 
	{
		out.println("Insect constructor");
		out.println("i = " + i + ", j = " + j + ", x1 = " + x1);
		this.j = 2;
	}
	
	static int printInit(String s) 
	{
		out.println(s);

		return 3;
	}
}

public class Beetle extends Insect 
{
	private int k = printInit("Beetle.k initialized");
	private static int x2 = printInit("static Beetle.x2 initialized");
	
	public Beetle() 
	{
		out.println("Beetle constructor");
		out.println("j = " + j + ", k = " + k + ", x2 = " + x2);
	}
 
	public static void main(String[] args) 
	{
		Beetle b = new Beetle();
	}
}
//output:
/*
	static Insect.x1 initialized
	static Beetle.x2 initialized
	Insect constructor
	i = 1, j = 0, x1 = 3
	Beetle.k initialized
	Beetle constructor
	j = 2, k = 3, x2 = 3
*/

　　-> 访问Insect的main方法，是个static，引发Beetle的loading、linking和initialization，initialization又引发Insect的loading、linking和initialization

　　    --> 执行Insect的initialization，private static int x1( = 3)，打印"static Insect.x1 initialized"

　　    --> 执行Beetle的initialization，private static int x2( = 3)，打印"static Beetle.x2 initialized"

　　-> 进入main()，发现constructor

　　-> 隐式调用super()，转到Insect的constructor

　　    --> Insect已经loading、linking和initialization了，直接执行non-static variable initializer，初始化private int i( = 1)和protected int j( = 0 by default)

　　    --> 执行Insect constructor的余下部分，打印"Insect constructor"和"i = 1, j = 0, x1 = 3"，然后j = 2

　　-> 执行Beetle的non-static variable initializer，初始化private int k( = 3)，打印"Beetle.k initialized"

　　-> 执行Beetle constructor的余下部分，打印"Beetle constructor"和"j = 2, k = 3, x2 = 3"

 

　　回头看[#0x000B]的例子：

class Glyph
{
	void draw() 
	{ 
		System.out.println("Glyph.draw()");
	}
	
	Glyph()
	{
		System.out.println("Glyph constructor");
		draw();
	}
}	

class RoundGlyph extends Glyph 
{
	private int radius = 1;

	RoundGlyph(int r)
	{
		System.out.println("before assignment in constructor, radius = " + radius);
		radius = r;
		System.out.println("RoundGlyph constructor, radius = " + radius);
	}
	
	void draw()
	{
		System.out.println("RoundGlyph.draw(), radius = " + radius);
	}
}	

public class PolyConstructors
{
	public static void main(String[] args)
	{
		new RoundGlyph(5);
	}
}
//Output:
/*
	Glyph constructor
	RoundGlyph.draw(), radius = 0
	before assignment in constructor, radius = 1
	RoundGlyph constructor, radius = 5
*/

　　-> 访问PolyConstructors的main方法，loading、linking PolyConstructors，进入main，发现RoundGlyph构造器

　　-> 隐式调用super()，打印"Glyph constructor"，执行RoundGlyph的draw()方法，打印"RoundGlyph.draw(), radius = 0" (此时还没有执行到RoundGlyph的non-static variable initializer)

　　-> 执行RoundGlyph的non-static variable initializer，radius = 1

　　-> 执行RoundGlyph构造器的余下部分，打印"before assignment in constructor, radius = 1"，然后radius = 5，打印"RoundGlyph constructor, radius = 5"