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静态变量的加载过程一般情况下是发生在在程序运行时的初始化阶段。具体来讲是在程序运行的时候,当类被第一次被加载到内存中的时候。这也就是是说,一个静态变量的生命周期是从类第一次被加载到内存时开始,直到程序结束时才被释放。
为什么在运行期加载,而不是在编译器加载?
静态变量在运行期加载,而不是在编译期加载的。其主要的原因就是编译期和运行期在作用和职责上的不同。
编译器会在程序代码被编译的时候将静态变量的信息,例如类型、名称等信息,记录在生成的类文件中,也就是class的字节码文件中。而静态变量的具体值的加载不会在编译期完成,这是因为编译器并不负责对静态变量进行初始化,只是将其定义的结构保存在字节码中。
我们知道Java中的类加载机制是延迟加载(Lazy Loading)的,也就是说,类只有在被第一次使用时,才会加载到内存中。
而通过静态变量的定义我们也知道,静态变量是与类绑定到一起的,所以静态变量的初始化也是在类被加载到内存时进行的。编译器无法预测类何时、在何种环境下会被使用,因此不能在编译期为其分配内存或初始化静态变量。
也就是说,我们的程序第一次使用这个类时,我们其访问静态变量或调用静态方法,这个时候类就会被类加载器加载到内存中。而我们定义的静态变量会被分配内存并进行初始化操作。具体顺序如下:
- 类的静态代码块(如果有)会首先执行。
- 静态变量会按照定义的顺序进行初始化(如果有初始化表达式)。
所以根据上面的解释,我们知道了,静态变量的加载和初始化是在运行期,而且是在类第一次被加载到内存时发生的。
代码示例
为了说明静态变量的加载机制及其初始化顺序,我们将通过一个简单的Java示例代码来解释静态变量的加载时机、初始化顺序以及它与静态代码块的关系,如下所示。
class Demo {
// 静态变量
static int staticVar = getStaticVar();
// 静态代码块
static {
System.out.println("Static block is executed.");
}
// 非静态变量
int nonStaticVar = getNonStaticVar();
// 静态方法用于初始化静态变量
static int getStaticVar() {
System.out.println("Static variable is initialized.");
return 100;
}
// 非静态方法用于初始化非静态变量
int getNonStaticVar() {
System.out.println("Non-static variable is initialized.");
return 200;
}
// 构造函数
Demo() {
System.out.println("Constructor is executed.");
}
// 主方法
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Main method is executed.");
// 第一次创建对象
Demo demo1 = new Demo();
// 第二次创建对象
Demo demo2 = new Demo();
}
}
输出结果如下所示。
Static variable is initialized.
Static block is executed.
Main method is executed.
Non-static variable is initialized.
Constructor is executed.
Non-static variable is initialized.
Constructor is executed.
在Demo类第一次加载时,静态变量staticVar被初始化。这个时候,就会看到Static variable is initialized.的输出结果,这就说明了,静态变量的初始化是类加载时(运行期)完成的,而不是在编译期完成。
而在静态变量被初始化之后,我们执行了静态代码块,这个时候就会输出 "Static block is executed."。这也就说明,静态代码块是在类加载时执行的,作用是用来在类加载期间完成一些初始化工作。
类加载完成后,main() 方法开始执行,输出"Main method is executed."。当Demo类的实例demo1被创建时,非静态变量nonStaticVar被初始化,接着调用构造函数。在demo1的初始化过程中,输出了"Non-static variable is initialized." 和"Constructor is executed."。
多次创建实例的时候,我们会发现,非静态变量和构造函数都会重新执行,但静态变量和静态代码块不会再次执行,因为静态变量和静态代码块只在类第一次加载时执行一次。
总结
静态变量的加载和初始化是在运行期,并且是类在第一次被加载到内存时发生的。通过在运行期加载静态变量,Java 能够在运行时根据实际需要进行类的加载和初始化,支持动态链接和模块化程序设计。这保证了程序的灵活性、可移植性和高效的资源使用。
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