Блок инициализации (initialization block) — понятие в объектно-ориентированном программировании, в основном известное из языка Java, которое представляет собой последовательность команд, выполняемых при создании (загрузке) классов и объектов. Разработано, чтобы значительно увеличить мощность конструктора. Существуют два типа: статический блок инициализации, обычно называемый для краткости статический блок (static block), и динамический блок инициализации (instance block).
Мотивация
При создании объекта выполняются различные команды, указанные в конструкторе. Иногда возникает необходимость расширения возможностей синтаксиса. Как правило, динамический блок существует только для удобства — он может быть легко заменен путем добавления функции загрузки и ее вызова из каждого конструктора. Однако статический блок в значительной степени увеличивает функциональность программы и поэтому используется намного чаще.
Статический блок инициализации
Статический блок — это, в сущности, конструктор для всего класса. Его синтаксис:
...
static {
// Static block code
}
...
Он ставится между определениями полей и функциями класса. Команды будут выполняться в одном из двух случаев, том, который наступит раньше:
- При создании первого объекта класса в процессе работы программы, перед запуском конструктора.
- При первом вызове статической функции, перед выполнением.
То есть код выполняется при первой загрузке класса. В предлагаемом примере нужно создать класс, моделирующий автомобили, произведённые конкретной компанией, и сопровождающий их в целях отслеживания остальной части их существования, включая ситуацию в данный момент времени, владельцев, историю ремонта и т. д. Каждый объект — это автомобиль, а в классе есть статическое поле, которое содержит базу данных всех автомобилей. Основано на структуре map, когда ключ — это модель автомобиля, а содержание — группа автомобилей этой модели. Следующий код демонстрирует использование статического блока инициализации:
public class Car {
static Map<String, Set<Car>> catalog;
static {
catalog = new HashMap<String, Set<Car>>();
catalog.put("model105", new HashSet<Car>());
catalog.put("model125", new HashSet<Car>());
catalog.put("model140", new HashSet<Car>());
catalog.put("model201", new HashSet<Car>());
}
public Car (String model) {
catalog.get(model).add(this);
// ...
}
// ...
}
Строку 4 можно легко присоединить к строке 2, без необходимости в статическом блоке. Однако строки 5—8 показывают потребность в нём — возможность выполнять сложные команды на уровне класса, которые на уровне объекта появились бы в конструкторе.
Динамический блок инициализации
Динамический блок представляет собой дополнение к конструктору. Его синтаксис:
...
{
// Instance block code
}
...
Он ставится между определениями полей и функциями класса. Команды будут выполняться при создании объекта. Динамический блок — это добавка для упрощения написания конструктора, и он не приносит дополнительной функциональности. Он позволяет сэкономить создание функции запуска и добавление её вызова из всех конструкторов. Например, фрагмент кода:
public class Car {
static int count = 0;
public Car (String model) {
init();
// ...
}
public Car (String model, Double price) {
init();
// ...
}
private void init() {
count++;
System.out.println("Hello everyone, we have " + count + " cars now!");
}
// ...
}
равнозначен коду:
public class Car {
static int count = 0;
public Car (String model) {
// ...
}
public Car (String model, Double price) {
// ...
}
{
count++;
System.out.println("Hello everyone, we have " + count + " cars now!");
}
// ...
}
Порядок выполнения загрузки
При разработке языка Java был установлен постоянный порядок действий при загрузке. Во время загрузки класса порядок выглядит следующим образом:
- Определения статических полей родительских классов.
- Инициализация статических полей и выполнение статических блоков родительских классов.
- Определения статических полей класса.
- Инициализация статических полей и выполнение статических блоков класса.
Затем, при создании объекта, порядок выглядит следующим образом:
- Определения полей объекта из родительских классов.
- Инициализация полей и выполнение динамических блоков из родительских классов.
- Выполнение конструкторов из родительских классов.
- Определения полей объекта из его класса.
- Инициализация полей и выполнение динамических блоков из его класса.
- Выполнение конструктора из его класса.
Когда существует цепочка предков, все действия выполняются сначала для самого дальнего предка (класс Object), а затем вниз по цепочке в том же порядке до текущего класса.
При наличии более чем одного типа в одном и том же разделе выше, действия выполняются в порядке появления в программе. Например, следующий код:
public class T {
static int i = 5;
static {
i = 10;
}
static {
i = i * 3;
}
}
присваивает в каждом объекте переменной i значение 30. Но код:
public class T {
static {
i = 10;
}
static int i = 5;
static {
i = i * 3;
}
}
присваивает значение 15. То есть, вначале создается поле, а потом все действия выполняются в порядке, указанном в программе — первый блок, затем инициализация поля, затем второй блок.
Возможные проблемы
Использование переменной до её определения
Вопреки тому, что можно ожидать, следующий код:
public class T {
static {
i = 5;
i = i + 1;
}
static int i = 5;
}
не пройдёт компиляцию в строке 4 на том основании, что правая переменная i была использована, прежде чем она была определена, несмотря на то что строка 3 пройдёт компиляцию и выполнится без проблем, несмотря на то что левая i в строке 4 не вызывает ошибку, и несмотря на то что во время работы при достижении начала строки 4 переменная была определена и получила значение. Это происходит потому, что размещение переменных (например, в строке 3) проверяется по списку переменных, определённых на данный момент в процессе выполнения программы, включая все статические поля, а использование такой переменной проверяется по местоположению определения.
Локальная статическая переменная
Вопреки тому, что можно ожидать, следующий код:
public class T {
static {
int i = 10;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(i);
}
}
не пройдёт компиляцию в строке 6 на том основании, что переменная не определена, потому что определение переменной в статическом блоке не создает статическую переменную, а только локальную переменную в этом блоке. То есть код
static {int i = 10;}
не равнозначен коду
static int i = 10;.
См. также
Ссылки