java基础(五)-----new一个对象的具体过程

在创建对象之前，首先要判断类有没有被加载，例如创建对象或调用类的static方法变量时，会触发类加载，如下：

Dog dog = new Dog(); 

首次访问某个类的静态方法或者静态字段时:

Dog.staticFields;

类加载机制

java是使用双亲委派模型来进行类的加载的，所以在描述类加载过程前，我们先看一下它的工作过程：

双亲委托模型的工作过程是：如果一个类加载器（ClassLoader）收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要加载的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

使用双亲委托机制的好处是：能够有效确保一个类的全局唯一性，当程序中出现多个限定名相同的类时，类加载器在执行加载时，始终只会加载其中的某一个类。

1、加载

由类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部，并存储在运行时内存区的方法区，然后将其转换为一个与目标类型对应的java.lang.Class对象实例

2、验证

格式验证：验证是否符合class文件规范

语义验证：检查一个被标记为final的类型是否包含子类；检查一个类中的final方法是否被子类进行重写；确保父类和子类之间没有不兼容的一些方法声明（比如方法签名相同，但方法的返回值不同）

操作验证：在操作数栈中的数据必须进行正确的操作，对常量池中的各种符号引用执行验证（通常在解析阶段执行，检查是否可以通过符号引用中描述的全限定名定位到指定类型上，以及类成员信息的访问修饰符是否允许访问等）

3、准备

为类中的所有静态变量分配内存空间，并为其设置一个初始值（由于还没有产生对象，实例变量不在此操作范围内）

被final修饰的static变量（常量），会直接赋值；

4、解析

将常量池中的符号引用转为直接引用（得到类或者字段、方法在内存中的指针或者偏移量，以便直接调用该方法），这个可以在初始化之后再执行。

解析需要静态绑定的内容。 // 所有不会被重写的方法和域都会被静态绑定

以上2、3、4三个阶段又合称为链接阶段，链接阶段要做的是将加载到JVM中的二进制字节流的类数据信息合并到JVM的运行时状态中。

5、初始化（先父后子）

5.1 为静态变量赋值

5.2 执行static代码块

注意：static代码块只有jvm能够调用

如果是多线程需要同时初始化一个类，仅仅只能允许其中一个线程对其执行初始化操作，其余线程必须等待，只有在活动线程执行完对类的初始化操作之后，才会通知正在等待的其他线程。

因为子类存在对父类的依赖，所以类的加载顺序是先加载父类后加载子类，初始化也一样。不过，父类初始化时，子类静态变量的值也有有的，是默认值。

最终，方法区会存储当前类类信息，包括类的静态变量、类初始化代码（定义静态变量时的赋值语句 和 静态初始化代码块）、实例变量定义、实例初始化代码（定义实例变量时的赋值语句实例代码块和构造方法）和实例方法，还有父类的类信息引用。

创建对象

类没有父类的情况(父类为Object不算，因为Object是所有类的父类)

1.第一次创建 Dog 对象先执行上面的类加载阶段

2.在堆上为 Dog 对象分配足够的存储空间，所有属性和方法都被设置成默认值(数字为 0，字符为 null，布尔为 false，而所有引用被设置成 null）

3.执行构造函数检查是否有父类，如果有父类会先调用父类的构造函数，这里假设 Dog 没有父类，执行默认值字段的赋值即方法的初始化动作。

4.执行构造函数。

有父类的情况

假设:

Dog extends Animal

1、执行第一步，找出 Dog.class 文件，接着在加载过程中发现他有一个基类(通过 extends 关键字)，于是先执行 Animal 类的第一二步，加载其静态变量和方法，加载结束之后再加载子类 Dog 的静态变量和方法。

如果 Animal 类还有父类就以此类推，最终的基类叫做根基类。

注意：因为子类的 static 初始化可能会依赖于父类的静态资源，所以要先加载父类的静态资源。

2、接着要 new Dog 对象，先为 Dog 对象分配存储空间 -> 到 Dog 的构造函数 -> 创建默认的属性。这里其构造函数里面的第一行有个隐含的 super()，即父类构造函数，所以这时会跳转到父类 Animal 的构造函数。

Java 会帮我们完成构造函数的补充，Dog 实际隐式的构造函数如下:

Dog() { 
　　 //创建默认属性和方法(成员变量等)
    //调用父类的构造函数super()（可显式写出） 
    //对默认属性和方法分别进行赋值和初始化 
}

3、父类 Animal 执行构造函数前也是分配存储空间 -> 到其构造函数 -> 创建默认的属性 -> 发现挖槽我已经没有父类了，这个时候就给它的默认的属性赋值和方法的初始化。

4、接着执行构造函数余下的部分，结束后跳转到子类 Dog 的构造函数。

5、子类 Dog 对默认属性和方法分别进行赋值和初始化，接着完成构造函数接下来的部分。

因此，对于构造器有这样的规定：

• 子类中所有的构造器默认都会访问父类中空参数的构造器
• 当父类中没有空参数的构造器时，子类的构造器必须通过this(参数列表)或者super(参数列表)语句指定调用本类或者父类中相应的构造器。同时，只能”二选一”，且必须放在构造器的首行
• 如果子类构造器中既未显式调用父类或本类的构造器，且父类中又没有无参的构造器，则编译出错

问题

1、为什么要执行父类 Animal 的构造方法才继续子类 Dog 的属性及方法赋值？

因为子类 Dog 的非静态变量和方法的初始化有可能使用到其父类 Animal 的属性或方法，所以子类构造默认的属性和方法之后不应该进行赋值，而要跳转到父类的构造方法完成父类对象的构造之后，才来对自己的属性和方法进行初始化。

这也是为什么子类的构造函数显示调用父类构造函数 super() 时要强制写在第一行的原因，程序需要跳转到父类构造函数完成父类对象的构造后才能执行子类构造函数的余下部分。

2、为什么对属性和方法初始化之后再执行构造函数其他的部分？

因为构造函数中的显式部分有可能使用到对象的属性和方法。

Tips：其实这种初始化过程都是为了保证后面资源初始化用到的东西前面的已经初始化完毕了。

示例

//父类Animal
class Animal {
    /* 8、执行初始化 */
    private int i = 9;
    protected int j;

    /* 7、调用构造方法，创建默认属性和方法，完成后发现自己没有父类 */
    public Animal() {
        /* 9、执行构造方法剩下的内容，结束后回到子类构造函数中 */
        System.out.println("i = " + i + ", j = " + j);
        j = 39;
    }

    /* 2、初始化根基类的静态对象和静态方法 */
    private static int x1 = print("static Animal.x1 initialized");

    static int print(String s) {
        System.out.println(s);
        return 47;
    }
}

//子类 Dog
public class Dog extends Animal {
    /* 10、初始化默认的属性和方法 */
    private int k = print("Dog.k initialized");

    /*
     * 6、开始创建对象，即分配存储空间->创建默认的属性和方法。 遇到隐式或者显式写出的super()跳转到父类Animal的构造函数。
     * super()要写在构造函数第一行
     */
    public Dog() {
        /* 11、初始化结束执行剩下的语句 */
        System.out.println("k = " + k);
        System.out.println("j = " + j);
    }

    /* 3、初始化子类的静态对象静态方法，当然mian函数也是静态方法 */
    private static int x2 = print("static Dog.x2 initialized");

    /*
     * 1、要执行静态main，首先要加载Dog.class文件，加载过程中发现有父类Animal，
     * 所以也要加载Animal.class文件，直至找到根基类，这里就是Animal
     */
    public static void main(String[] args) {

        /* 4、前面步骤完成后执行main方法，输出语句 */
        System.out.println("Dog constructor");
        /* 5、遇到new Dog()，调用Dog对象的构造函数 */
        Dog dog = new Dog();
        /* 12、运行main函数余下的部分程序 */
        System.out.println("Main Left");
    }
}

打印结果为：

static Animal.x1 initialized
static Dog.x2 initialized
Dog constructor
i = 9, j = 0
Dog.k initialized
k = 47
j = 39
Main Left