为什么静态字段没有及时初始化？

Question

以下代码会打印一次 null。

class MyClass {
   private static MyClass myClass = new MyClass();
   private static final Object obj = new Object();
   public MyClass() {
      System.out.println(obj);
   }
   public static void main(String[] args) {}
}

为什么静态对象不会在构造函数运行前初始化？

更新：

我没有认真检查，只是复制了这个示例程序，我以为我们在讨论2个对象字段，现在发现第一个是MyClass字段.. :/

- The Student

Answer 1

因为静态变量按照它们在源代码中的顺序进行初始化。

看看这个：

class MyClass {
  private static MyClass myClass = new MyClass();
  private static MyClass myClass2 = new MyClass();
  public MyClass() {
    System.out.println(myClass);
    System.out.println(myClass2);
  }
}

那将会打印：

null
null
myClassObject
null

编辑

好的，让我们画出来以更清晰一些。

1. 静态字段按照在源代码中声明的顺序一个接一个地初始化。
2. 由于第一个静态字段在其初始化期间先于其余静态字段，因此其余静态字段在其初始化期间为null或默认值。
3. 在第二个静态字段初始化期间，第一个静态字段是正确的，但其余静态字段仍然为null或默认值。

清楚吗？

编辑2

如Varman所指出，它自己的引用在初始化期间将为null。如果你想想的话就会有意义。

- Pyrolistical

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由于myClass本身是静态的，所以...... - BalusC

好的，静态变量按顺序初始化。而且静态变量在构造函数之前，那么为什么构造函数运行时它没有被初始化呢？对我来说看起来像是一个bug。 - The Student

@Tom，不对。静态成员不在构造函数之前初始化。当构造函数分别被调用时，静态成员也被初始化。在我的例子中，当第一个静态成员与MyClass一起初始化时，构造函数被调用。当构造函数运行时，myClass会被初始化（因为它正在运行自己），但是myClass2没有被初始化。当第二个MyClass被初始化时，它再次调用构造函数，这时myClass已经被初始化，而此时myClass2正在被初始化。 - Pyrolistical

在构造函数运行时，静态变量是否在另一个线程中初始化？你有没有一篇详细解释这个问题的相关链接？ - The Student

@Pyrolistical：当我执行你的程序时，得到了不同的结果。它打印出了 null null myClassObjectref null。 - Vaman Kulkarni

Answer 2

让我们试着用另一种方式来解释这个问题...

这是当你第一次引用类MyClass时JVM执行的顺序。

1. 将字节码加载到内存中。
2. 清除静态存储的内存（二进制零）。
3. 初始化类：
   4. 按照出现顺序执行每个静态初始化程序，包括静态变量和static { ... }块。
   5. JVM然后将你的myClass静态变量初始化为MyClass的新实例。
   6. 当这发生时，JVM注意到MyClass已经被加载（字节码）并正在初始化过程中，因此跳过初始化。
   7. 在堆上为对象分配内存。
   8. 执行构造函数。
   9. 输出obj的值，仍然为null（因为它不是堆的一部分且构造函数初始化变量）。
   10. 当构造函数完成时，执行下一个静态初始化程序，该程序将obj设置为Object的新实例。
4. 类初始化完成。从这一点开始，所有的构造函数调用都会像你预期的那样表现——也就是说，obj不会是null，而是一个指向Object实例的引用。

请记住，Java指定final变量只被赋值一次。这并不意味着当代码引用它时保证已经分配了一个值，除非你确保在分配后代码引用它。

这不是一个错误。这是处理类在自身初始化期间使用的定义方式。如果不是这样，那么JVM将进入一个无限循环。请参见第3.3步骤（如果JVM不跳过正在初始化过程中的类的初始化，则会不断地初始化——无限循环）。

还要注意的是，所有这些都发生在首次引用该类的同一线程上。其次，JVM保证在任何其他线程被允许使用该类之前，初始化将完成。

- Kevin Brock

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很棒的答案，Kevin，这里最好的一个。 - Newtopian

我想你的意思是它跳过了“静态”初始化。 - stdout

Answer 3

这是因为Java按照声明顺序执行静态部分。在你的情况下，顺序是：

1. 新建MyClass
2. 新建Object

当执行#1时，obj尚未初始化，因此打印null。尝试以下代码，你会看到不同之处：

class MyClass {
  private static final Object obj = new Object();
  private static MyClass myClass = new MyClass();
  public MyClass() {
    System.out.println(obj); // will print null once
  }
}

总的来说，最好完全避免使用这样的结构。如果你要创建一个单例模式，应该像这样编写代码片段：

class MyClass {

  private static final MyClass myClass = new MyClass();

  private Object obj = new Object();

  private MyClass() {
    System.out.println(obj); // will print null once
  }
}

- Slava Imeshev

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关于<clinit>执行顺序的正确性。然而，由于构造函数是公共的，因此Singleton并不真正是一个Singleton。 - Rob Heiser

好的，静态变量按照顺序进行初始化。静态变量在构造函数之前被声明和要求进行初始化，所以为什么在构造函数运行时它还没有被初始化呢？对我来说真的看起来像一个错误。 - The Student

@Tom，你必须明白在静态方法中调用new MyClass()就是在调用构造函数。 - Pyrolistical

我觉得我们在这里出现了沟通问题。我知道new MyClass()是对构造函数的调用，但这并不能解释为什么静态字段在构造函数运行时为空。就像实例字段在构造函数之前被初始化一样，静态字段也应该是这样的...但为什么它们不是呢？ - The Student

静态成员在实例构造函数运行之前就已经被构建了。只是在你的代码中，你的静态初始化器还调用了你的构造函数。这是一个鸡生蛋的问题。 - Dean Harding

Answer 4

这是因为静态字段按照定义的顺序进行初始化。

- antony

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这并没有回答为什么在构造函数时它是空的。 - The Student

Answer 5

@Pyrolistical

由于myclass的第一个静态字段尚未完全构造，因此我得到的结果是

null null testInitialize.MyObject@70f9f9d8 null

- iamx7777777