Static变量和实例变量的初始化顺序问题-阿里云开发者社区

问题重现

让我们先来看一下以下的程序：

1 public class StaticInitSequence {
2      // -------------------Static fields-------------------
3      private static int staticIntVar = 10 ;
4      private static int staticComputeIntVar = ( int )(Math.random() * 10 );
5      private static String staticStrVar = " Static field init(before) " ;
6      private static Object staticRefVar = new Object();
7
8      static {
9        staticIntVar = 20 ;
10        staticStrVar = " Static block init(before) " ;
11        staticAfterIntVar = 40 ;
12        staticAfterStrVar = " Static block init(after) " ;
13     }
14
15      private static int staticAfterIntVar = 30 ;
16      private static String staticAfterStrVar = " Static field init(after) " ;
17
18      // ---------------------Instance fields----------------
19      private int fieldIntVar = 100 ;
20      private int fieldComputeIntVar = ( int )(Math.random() * 100 );
21      private String fieldStrVar = " Instance field init(before) " ;
22
23      public StaticInitSequence() {
24        fieldIntVar = 200 ;
25        fieldStrVar = " Constructor field init(before) " ;
26
27        fieldAfterIntVar = 400 ;
28        fieldAfterStrVar = " Constructor field init(after) " ;
29     }
30
31      private int fieldAfterIntVar = 300 ;
32      private String fieldAfterStrVar = " Instance field init(after) " ;
33
34      public void print() {
35        System.out.println( " ----------------Static Fields------------ " );
36        System.out.println( " staticIntVar: " + staticIntVar);
37        System.out.println( " staticComputeIntVar: " + staticComputeIntVar);
38        System.out.println( " staticStrVar: " + staticStrVar);
39        System.out.println( " staticRefVar: " + staticRefVar);
40        System.out.println( " staticAfterIntVar: " + staticAfterIntVar);
41        System.out.println( " staticAfterStrVar: " + staticAfterStrVar);
42
43        System.out.println( " -----------------Instance Fields--------- " );
44        System.out.println( " fieldIntVar : " + fieldIntVar);
45        System.out.println( " fieldComputeIntVar : " + fieldComputeIntVar);
46        System.out.println( " fieldStrVar : " + fieldStrVar);
47        System.out.println( " fieldAfterIntVar : " + fieldAfterIntVar);
48        System.out.println( " fieldAfterStrVar : " + fieldAfterStrVar);
49     }
50 }

如果我们调用以上类的print()方法（new StaticInitSequence().print()），会有什么样的结果呢？

我自认为，直接对一个字段初始化是编译器提供支持的一种编程方式，这种编程方式可以提高代码的可读性，因为用户可以直接知道一个字段的初始值，而不用到构造函数或者静态语句块里面去找。在Java中，实际编译后的二进制文件中，所有的字段初始化语句都放在了初始化函数中（类（静态）初始化函数（<clinit>）或者实例初始化（构造函数/<init>）函数）。因此在我的逻辑思维中，在源代码中，初始化函数应该可以改变字段初始化中的值，这样还就可以在字段初始化中提供一个初始值，而在初始化函数中根据需要改变它。然而另我感到意外的是Java中只有实例初始化机制是这样实现的，而静态字段初始化中没有实现这种机制（在C#中不管实例初始化和静态初始化都实现了这种机制），静态字段初始化的顺序是完全根据源代码中定义顺序来初始化的；从耦合的角度，这就是一个顺序耦合的典型。不知道为什么Java要这样实现，是否它有其他方面的问题的考虑？亦或是Java设计者或者Java编译器设计者的一个失误？不管怎么样，用sun的javac编译出来的以上程序的运行结果如下：

---------------- Static Fields ------------
staticIntVar: 20
staticComputeIntVar: 7
staticStrVar: Static block init(before)
staticRefVar: java.lang.Object@14318bb
staticAfterIntVar: 30
staticAfterStrVar: Static field init(after)
----------------- Instance Fields ---------
fieldIntVar : 200
fieldComputeIntVar : 8
fieldStrVar : Constructor field init(before)
fieldAfterIntVar : 400
fieldAfterStrVar : Constructor field init(after)

问题解释：

从以上程序生成的二进制代码就可以很好的解释以上的结果：

< clinit > :
    // staticIntVar = 10
      0 bipush 10
      2 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticIntVar : int [ 22 ]
       // staticComputeIntVar = (int)(Math.random() * 10)
      5 invokestatic java.lang.Math.random() : double [ 24 ]
      8 ldc2_w < Double 10.0 > [ 30 ]
     11 dmul
     12 d2i
     13 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticComputeIntVar : int [ 32 ]
     // staticStrVar = “Static field init(before)”
     16 ldc < String " Static field init(before) " > [ 34 ]
     18 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticStrVar : java.lang.String [ 36 ]
     // staticRefVar = new Object();
     21 new java.lang.Object [ 3 ]
     24 dup
     25 invokespecial java.lang.Object() [ 38 ]
     28 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticRefVar : java.lang.Object [ 41 ]
     // staticIntVar = 20
     31 bipush 20
     33 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticIntVar : int [ 22 ]
     // staticStrVar = “Static block init(before)”
     36 ldc < String " Static block init(before) " > [ 43 ]
     38 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticStrVar : java.lang.String [ 36 ]
     // staticAfterIntVar = 40
     41 bipush 40
     43 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticAfterIntVar : int [ 45 ]
     // staticAfterStr = “Statci block init(after)”
     46 ldc < String " Static block init(after) " > [ 47 ]
     48 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticAfterStrVar : java.lang.String [ 49 ]
     // staticAfterIntVar = 30
     51 bipush 30
     53 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticAfterIntVar : int [ 45 ]
     // staticAfterStrVar = “Static field init(after)”
     56 ldc < String " Static field init(after) " > [ 51 ]
     58 putstatic org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.staticAfterStrVar : java.lang.String [ 49 ]
     61 return

< init > :
        // invoke base constructor
      0   aload_0 [ this ]
      1 invokespecial java.lang.Object() [ 38 ]
      4 aload_0 [ this ]
        // fieldIntVar = 100
      5 bipush 100
      7 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldIntVar : int [ 55 ]
        // fieldComputeIntVar = (int)(Math.random() * 100)
     10 aload_0 [ this ]
     11 invokestatic java.lang.Math.random() : double [ 24 ]
     14 ldc2_w < Double 100.0 > [ 57 ]
     17 dmul
     18 d2i
     19 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldComputeIntVar : int [ 59 ]
// fieldStrVar = “Instance field init(before)”
     22 aload_0 [ this ]
     23 ldc < String " Instance field init(before) " > [ 61 ]
     25 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldStrVar : java.lang.String [ 63 ]
// fieldAfterIntVar = 300
     28 aload_0 [ this ]
     29 sipush 300
     32 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldAfterIntVar : int [ 65 ]
// fieldAfterStrVar = “Instance field init(after)”
     35 aload_0 [ this ]
     36 ldc < String " Instance field init(after) " > [ 67 ]
     38 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldAfterStrVar : java.lang.String [ 69 ]
// fieldIntVar = 200
     41 aload_0 [ this ]
     42 sipush 200
     45 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldIntVar : int [ 55 ]
// fieldStrVar = “Constructor field init(before)”
     48 aload_0 [ this ]
     49 ldc < String " Constructor field init(before) " > [ 71 ]
     51 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldStrVar : java.lang.String [ 63 ]
// fieldAfterIntVar = 400
     54 aload_0 [ this ]
     55 sipush 400
     58 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldAfterIntVar : int [ 65 ]
// fieldAfterStrVar = “Constructor field init(after)”
     61 aload_0 [ this ]
     62 ldc < String " Constructor field init(after) " > [ 73 ]
     64 putfield org.levin.insidejvm.miscs.staticinit.StaticInitSequence.fieldAfterStrVar : java.lang.String [ 69 ]
     67 return

问题延伸

在这里，细心的人可能还会想到另外一个问题，如果StaticInitSequence类还有父类，并且父类中同同时有静态成员初始化，静态语句块初始化，实例成员初始化，构造函数初始化，那会这样的顺序会是怎么样的呢？在Java中，保证父类的初始化要早于子类的初始化，因而如果有父类存在的话，一定是先父类初始化做好以后才做子类的初始化（这一点和C#又有略微的不同，在C#中，子类的字段初始化语句要早于父类的初始化语句和构造函数），并且是先静态初始化再实例初始化。

于2010年9月24日
注：这些文章都是前些时候写的，之前博客很乱，也都是随便贴一些自己写的或转载的，还有一些则是没有贴出来过的。现在打算好好整理一下，完整的记录自己的一些学习历程，而每次看到过去的时间，则让我想起以前的日子，因而我对时间一直是很重视的，所以每篇都著名写的日期，直到最先的文章出现。:)

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