Java Code Block 那些注意点｜ Java Debug 笔记-阿里云开发者社区

Java 中共有四种类型的代码块，分别是普通代码块、静态代码块、同步代码块和构造代码块。

构造代码块

说到构造代码块，就不得不提到构造函数。

基本原理

构造代码块是指在类中没有任何的前缀或后缀，并使用“{}”括起来的代码片段。

一个类至少有一个构造函数（如果没有，编译器会为其创建一个无参构造函数），构造函数是在对象生成时调用的，那现在的问题来了：构造函数和构造代码块是什么关系？构造代码块是在什么时候执行的？

public class Person {
    {
        System.out.println("Person.instance initializer");
    }
    public Person () {
        System.out.println("Person.Person");
    }
    public Person (String name) {
        System.out.println("Person.Person by name");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        Person james = new Person("Peter");
    }
}
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执行之后输出如下：

>>> Person.instance initializer
>>> Person.Person
>>> Person.instance initializer
>>> Person.Person by name
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每个构造函数的最前端都被插入了构造代码块，构造代码块会在每个构造函数内首先执行。如果有多个构造代码块，则按从上到下的顺序分别插入执行。

注意：构造代码块不是在构造函数之前运行的，它依托于构造函数的执行。

构造代码块的应用场景

构造代码块可以应用到如下场景中：

初始化实例变量

如果每个构造函数都要初始化变量，可以通过构造代码块来实现。当然也可以通过定义一个方法，然后在每个构造函数中调用该方法来实现。但是要在每个构造函数中都调用该方法，而这就是其缺点，若采用构造代码块的方式则不用定义和调用，会直接由编译器写入到每个构造函数中，这才是解决此类问题的绝佳方式。

初始化实例环境

一个对象必须在适当的场景下才能存在，如果没有适当的场景，则就需要在创建对象时创建此场景，例如在 JEE 开发中，要产生 HTTP Request 必须首先建立 HTTP Session，在创建 HTTP Request 时就可以通过构造代码块来检查 HTTP Session 是否已经存在，不存在则创建之。

以上两个场景利用了构造代码块的两个特性：在每个构造函数中都运行和在构造函数中它会首先运行。很好地利用构造代码块的这两个特性不仅可以减少代码量，还可以让程序更容易阅读。

特别是当所有的构造函数都要实现逻辑，而且这部分逻辑又很复杂时，这时就可以通过编写多个构造代码块来实现。每个代码块完成不同的业务逻辑，按照业务顺序依次存放，这样在创建实例对象时 JVM 也就会按照顺序依次执行，实现复杂对象的模块化创建。

构造代码块的其他细节

刚刚说到编译器会自动把构造代码块插入到各个构造函数中。

那如果我们有多个构造函数，并在某个构造函数中调用了另外一个构造函数呢？那么构造代码块是否会被多次执行？

public class Person {
    {
        System.out.println("Person.instance initializer");
    }
    public Person () {
        System.out.println("Person.Person");
    }
    public Person (String name) {
        this();
        System.out.println("Person.Person by name");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        Person james = new Person("Peter");
    }
}
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输出结果如下：

>>> Person.instance initializer
>>> Person.Person
>>> Person.instance initializer
>>> Person.Person
>>> Person.Person by name
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执行 new Person(); 时，先输出 Person.instance initializer 再输出 Person.Person 。很好理解。

当执行 new Person("Peter"); 时，由于在这个有参构造函数中通过 this(); 调用了无参构造函数。所以这个有参构造函数不会被插入构造代码块，以保证构造代码块不会被重复执行。

在构造函数中，如果遇到 this 关键字（也就是构造函数调用自身其他的构造函数时）则不插入构造代码块。

对于 this 有特殊处理，那么 super 呢？如果该类有继承关系，在构造函数内部有调用父类的构造函数的话，构造代码块会被插入到哪个位置？

答案是构造代码块会被插入到 super 的后面

public class Person {
    {
        System.out.println("Person.instance initializer");
    }
    public Person () {
        System.out.println("Person.Person");
    }
}
class Student extends Person {
    {
        System.out.println("Student.instance initializer");
    }
    public Student () {
        System.out.println("Student.Student");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
    }
}
复制代码

输入结果如下：

>>> Person.instance initializer
>>> Person.Person
>>> Student.instance initializer
>>> Student.Student
复制代码

在调用 Student 的构造函数时，默认会添加 super; 调用父类的构造函数。这时候 Person 类的构造代码块被放置到 super(); 后面。

普通代码块、静态代码块、同步代码块

说完构造代码块，再来聊聊普通代码块、静态代码块和同步代码块。

普通代码块

在方法后面使用“{}”括起来的代码片段。

普通代码块不能直接执行，所以需要和方法名进行绑定，通过方法名来执行普通代码块里的内容。

public class Main {
    public void method() {
        System.out.println("Main.method");
    }
}
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静态代码块

在类中使用 static 修饰，并使用“{}”括起来的代码片段。

通常用于静态变量的初始化或对象创建前的环境初始化。

public class Main {
    static {
        System.out.println("Main.static initializer");
    }
    public static void main(String[] args) {
    }
}
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上述代码会打印出 Main.static initializer 。也就是说只要类被加载，无论是否有被使用，静态代码块都会被执行，而且是有且仅有的执行一次。

当有多个静态代码块的时候，顺序执行。

同步代码块

使用 synchronized 关键字修饰，并使用“{}”括起来的代码片段。

它表示同一时间只能有一个线程进入到该方法块中，是一种多线程保护机制。

public static void main(String[] args) {
    Object lock = new Object();
    synchronized (lock) {
        System.out.println("Main.main");
    }
}
复制代码

synchronized 用于解决同步问题，需要传入一个对象作为“锁”。

当有多条线程同时访问共享数据时，只有获取到“锁”对象的线程才能进入执行，其他线程则会阻塞等待，直到获取“锁”对象的线程执行完毕，释放“锁”对象。

synchronized 除了可以用来构建同步代码块以外，还可以直接用来修饰方法，保证方法是线程安全。

public class Foo {
    public synchronized void syncMethod() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final Foo foo = new Foo();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                foo.syncMethod();
            }
        });
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                foo.syncMethod();
            }
        });
        thread2.start();
        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                foo.syncMethod();
            }
        });
        thread3.start();
    }
}
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由于 syncMehotd 使用了 synchronized 进行修饰，所以一次只有一个线程可以进入执行。

直接使用 synchronized 修饰方法，底层和同步代码块一样，只是编译器帮我们将整个方法使用 synchronized(){} 进行包裹。

这时候会有个问题，是哪个对象类充当“锁”对象呢？答案是方法里面的 this ，谁调用方法谁充当“锁”对象。

写段代码进行验证：

public class Foo {
    public synchronized void syncMethod() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void otherSyncMethod () {
        synchronized (this) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final Foo foo = new Foo();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                foo.syncMethod();
            }
        });
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                foo.otherSyncMethod();
            }
        });
        thread2.start();
    }
}
复制代码

当其中一个线程调用 syncMethod 的时候，默认使用了 this (foo 对象) 作为锁，导致了别的线程调用 otherSyncMethod 时候锁对象 this (foo 对象) 尚未释放，只能阻塞等待。

类元素的执行顺序

如果一个类里面同时出现了静态变量、静态初始化块、实例变量、构造代码块、构造函数。

初始化/执行顺序依次是：静态内容（包括“静态变量”和“静态初始化块”，按照编写的先后顺序执行）> 非静态内容（包括“实例变量”和“构造代码块”，按照编写的先后顺序执行）> 构造函数。

其中静态内容是只要类被加载就会被初始化，而非静态内容和构造函数只有在类被使用的情况下才会被初始化。而且都是按照继承链的先后顺序执行：

class Super {
    // 1 静态内容，在类被加载的时候调用，按照该类编写的静态内容先后顺序执行
    public static Object sObject = new Object();
    // 2 静态内容，在类被加载的时候调用，按照该类编写的静态内容先后顺序执行
    static { 
        System.out.println("Super.static initializer");
    }
    // 3 非静态内容，在类被使用的时候调用，按照该类编写的非静态内容先后顺序执行
    { 
        System.out.println("Super.instance initializer");
    }
    // 4 非静态内容，在类被使用的时候调用，按照该类编写的非静态内容先后顺序执行
    public Object iObject = new Object();
    // 5 构造函数，在类被使用的时候调用，在所有静态和非静态内容执行完之后执行
    public Super () { 
        System.out.println("Super.Super");
    }
}
class Sub extends Super {
    // 6 静态内容，在类被加载的时候调用，按照该类编写的静态内容先后顺序执行，按照继承链先调用完父类的静态内容再执行
    static { 
        System.out.println("Sub.static initializer");
    }
    // 7 静态内容，在类被加载的时候调用，按照该类编写的静态内容先后顺序执行，按照继承链先调用完父类的静态内容再执行
    public static Object sObject = new Object(); 
    // 8 非静态内容，在类被使用的时候调用，按照该类编写的非静态内容先后顺序执行，按照继承链先调用完父类的非静态内容和构造方法再执行
    public Object iObject = new Object();
    // 9 非静态内容，在类被使用的时候调用，按照该类编写的非静态内容先后顺序执行，按照继承链先调用完父类的非静态内容和构造方法再执行
    {  
        System.out.println("Sub.instance initializer");
    }
    // 10 构造函数，在类被使用的时候调用，在所有静态和非静态内容执行完之后执行，按照继承链先调用完父类的非静态内容和构造方法再执行
    public Sub () {
        System.out.println("Sub.Sub");
    }
    // 入口函数
    public static void main(String[] args) {
        // 11
        System.out.println("*********** Sub.main ***********");
        Sub sub = new Sub(); 
    }
}
复制代码

由于入口函数是挂在 Sub 类下，所以执行入口函数，Sub 类肯定会被加载。分 Sub 类在入口函数是否被使用两种情况：

如果入口函数没有使用到 Sub 类（注释第 53 行），那么类是只被加载，没被使用，只有静态内容会被初始化/执行。执行顺序为：1 -> 2 -> 6 -> 7 -> 11
如果入口函数使用到 Sub 类（打开第 53 行），类被加载并使用，静态内容、非静态内容和构造函数都会被初始化/执行。执行顺序为：1 -> 2 -> 6 -> 7 -> 11 -> 3 -> 4 -> 5 -> 8 -> 9 -> 10

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