再谈super、static、final
作者简介：大家好，我是smart哥，前中兴通讯、美团架构师，现某互联网公司CTO
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从一道面试题说起
public class FuTest {
public static void main(String[] args) {
// 猜猜打印的内容
Zi zi = new Zi();
}
static class Fu {
int a = 10;
public void printA() {
System.out.println("Fu PrintA:" + a);
}
public Fu() {
printA();
}
}
static class Zi extends Fu {
int a = 20;
@Override
public void printA() {
System.out.println("Zi PrintA:" + a);
}
public Zi() {
printA();
}
}
}
我想大部分人应该会猜错。在我解释之前，希望大家把代码复制到本地，断点调试一下，这很重要。
当我们断点跟踪时，会发现程序运行的大致顺序是：
- 初始化Fu的int a
- 调用Fu的构造方法，执行printA()
- 调用Zi的printA()：打印 zi.a = 0（因为zi的a还没初始化，默认0）
- 初始化Zi的int a
- 调用Zi的构造方法，执行printA()
- 调用Zi的printA()：打印zi.a = 20
我们知道，子类实例化时会隐式调用父类构造器进行初始化工作，如果把这个过程显式化，就是这样：
Zi的构造器中，加不加super()都会调用父类构造器进行初始化，并且如果显式调用super()，则必须放在第一行。
要想解决上面这个面试题，有两个难点要搞清楚：
- 字段的初始化时机
- 方法重写
字段的初始化时机
为了更全面地认识字段的初始化时机，我们改一下上面的程序：
public class FuTest {
public static void main(String[] args) {
Zi zi = new Zi();
}
static class Fu {
// 新增static变量
static int FU_STATIC_A = 10;
int a = 10;
public void printA() {
System.out.println("Fu PrintA:" + a);
}
public Fu() {
printA();
}
}
static class Zi extends Fu {
// 新增static变量
static int ZI_STATIC_A = 20;
int a = 20;
@Override
public void printA() {
System.out.println("Zi PrintA:" + a);
}
public Zi() {
// 为了方便观察，显式调用super()
super();
printA();
}
}
}
重新断点调试，会发现执行顺序是：
-
main方法执行 Zi zi = new Zi()
-
初始化FU_STATIC_A
-
初始化ZI_STATIC_A
-
执行Zi构造器
-
- 初始化Fu
-
-
- 初始化Fu的int a
- 调用Fu的构造器
- 调用printA()，实际调用Zi的printA()
-
-
- 初始化Zi的int a
- 调用Zi的构造器
- 调用printA()，实际调用Zi的printA()
总得来说，分为几个阶段：
-
类加载
-
- 先加载父类
-
-
- 初始化static修饰的字段
-
-
- 后加载子类
-
-
- 初始化static修饰的字段
-
-
对象初始化
-
- 先初始化父“对象”
-
-
- 初始化父“对象”普通字段
- 调用父“对象”构造器
-
-
- 再初始化子对象
-
-
- 初始化子对象普通字段
- 调用子对象构造器
-
类加载阶段所做的事情，大家在学习JVM时都接触过：
类加载的最后阶段，会进行初始化，也就是static相关的一切操作（因为static的操作都是伴随着类加载进行，所以我们说 static是属于类的）。
public class FuTest {
public static void main(String[] args) {
// 0：发现要new Zi，而此时内存中没有Zi这个类，而Zi又继承了Fu，所以会先加载 Fu、再加载 Zi（注意，此时只是类加载！）
// 5：【类加载并初始化】完毕，开始【对象创建和初始化】
Zi zi = new Zi();
}
static class Fu {
// 类加载1：加载Fu，给Fu的静态字段默认初始化
static int FU_STATIC_A = 10;
static {
// 类加载2：调用static代码块，给Fu静态字段初始化
FU_STATIC_A = 11;
}
// 对象初始化7：初始化fu普通字段
int a = 10;
public void printA() {
System.out.println("Fu PrintA:" + a);
}
public Fu() {
// 对象初始化8：调用fu构造器
printA();
}
}
static class Zi extends Fu {
// 类加载3：加载Zi，给Zi的静态字段默认初始化
static int ZI_STATIC_A = 20;
static {
// 类加载4：调用static代码块，给Zi静态字段初始化
ZI_STATIC_A = 21;
}
// 对象初始化9：初始化zi普通字段
int a = 20;
@Override
public void printA() {
System.out.println("Zi PrintA:" + a);
}
public Zi() {
// 对象初始化6：优先初始化父对象
super();
// 对象初始化9：zi构造器执行完毕
printA();
}
}
}
方法重写
最后再来解释一下为什么调用Fu构造器时，最终调用的是Zi的printA()，而不是Fu的printA()。其实就是上一篇讲到的 虚方法表。因为Zi重写了Fu的printA()，那么通过Zi类实例invoke方法时，就会直接调用Zi类重写的方法。而方法打印的字段，一定是调用者this所在的字段（方法执行时，会根据this找到目标对象并处理）！
final的作用
final的作用主要3个：
- final class，不允许extends
- final method，不允许override
- final field，不允许change
其实final本质上就做一件事：把任何动态的统统变成静态的，把不确定的变成确定的。以final method为例，当一个方法被final修饰，那么子类就不允许重写了，所以obj.method()调用时就是确定的。
比如Person也可以调用wait()，但此时查虚方法表只能查到Object原始的wait()，最终是往Object的wait()去了。
final和static实战
实际开发中，final和static组合使用的场景居多：
class XxxService {
// 当我们需要一个 静态常量 时，可以这样写
private static final int a = 1;
// 省略...
}
public final class ConnectionUtils {
private ConnectionUtils() {}
// 全局只要一个tl对象，而且final不允许改变
private static final ThreadLocal<Connection> tl = new ThreadLocal<>();
private static final BasicDataSource DATA_SOURCE = new BasicDataSource();
// 对于static final修饰的DATA_SOURCE，希望做一些较为复杂的赋值工作，可以挪到静态代码块
static {
DATA_SOURCE.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
DATA_SOURCE.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/demo");
DATA_SOURCE.setUsername("root");
DATA_SOURCE.setPassword("123456");
}
}
final和static单独使用的场景，无非就是 final表示“不能更改”，static表示“属于类”。
public final class EnumUtil { // 工具类，没必要继承（当然，这玩意可写可不写）
}
public void method() {
final long userId = 1L; // 不希望这个值被后面的语句覆盖（也是可写可不写）
// ...
}
// 如果你有需求，不希望子类覆盖某个方法，要么用private，要么用final，取决于你要不要暴露这个方法
另外，static有个比较特别的用法，用来修饰内部类。一般来说，static是无法修饰class的：
但却可以修饰内部类：
public class UserDTO {
private String name;
private Department department;
// 比如对于一个Response的TO，内部有个字段需要一个TO表示，且只会在你这个接口里使用，就没必要定义为公共类
static class Department {
private String name;
}
}
静态内部类的好处是，外部调用者在new的时候无需实例化外部类：
作者简介：大家好，我是smart哥，前中兴通讯、美团架构师，现某互联网公司CTO
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