在Java中，物件建立是一個至關重要的過程，它涉及類載入、記憶體分配、初始化、賦值等多個階段。理解這些過程不僅有助於編寫更高效的程式碼，還能幫助我們最佳化程式的效能。本文將深入分析Java物件建立的全過程，重點討論類載入、物件初始化、靜態與非靜態初始化的順序，以及JVM堆疊記憶體的分配機制，並結合程式碼進行解析。
一、類載入過程
Java虛擬機器（JVM）在執行Java程式時，需要首先將類載入到記憶體中。類載入分為以下幾個步驟：
載入（Loading）：JVM透過類載入器（ClassLoader）載入位元組碼檔案（
.class檔案）到記憶體中，並將其轉換為Class物件。連結（Linking）：
驗證（Verification）：確保類的位元組碼符合JVM規範。
準備（Preparation）：為類的靜態變數分配記憶體，並初始化為預設值。
解析（Resolution）：將常量池中的符號引用替換為直接引用。
初始化（Initialization）：執行類的靜態程式碼塊以及靜態變數的初始化。
示例程式碼：
public class InitializeDemo2 {
private static int k = 1;
private static int n = 10;
private static int i;
private String s = new String("-----");
static {
System.out.println("靜態程式碼塊：執行了");
System.out.println("k=" + k + ", n=" + n + ", i=" + i);
}
private int h = 2;
{
System.out.println("普通程式碼塊：執行了");
System.out.println(s);
}
public static void m1() {
System.out.println("靜態方法：執行了");
System.out.println("k=" + (k++) + ", n=" + n + ", i=" + i);
}
public void m2() {
System.out.println("普通方法：執行了");
System.out.println("k=" + (k++) + ", n=" + n + ", i=" + i);
}
public InitializeDemo2(String str) {
System.out.println("構造器：執行了");
System.out.println("k=" + (k++) + ", n=" + n + ", i=" + i);
}
}
在上述程式碼中，InitializeDemo2 類的載入過程會按上述順序進行。靜態變數 k 在“準備”階段被分配記憶體並初始化為預設值 0，在“初始化”階段被賦值為 1。
說到這裏，就要暫停下。我們怎麼驗證類的載入過程呢（本文僅從程式設計師更容易看懂的角度）？我們知道，如果呼叫類內部的靜態方法，會觸發類載入過程。
透過在另一個類呼叫IInitializeDemo2 的靜態方法：
public static void main(String args[]) {
InitializeDemo2.m1();
}
可以驗證到輸出是：
靜態程式碼塊：執行了 k=1, n=10, i=0 靜態方法：執行了 k=1, n=10, i=0
說明，靜態變數在類載入階段就已經完成了！
二、物件初始化
在物件建立過程中，核心的過程是初始化，其分為兩個主要部分：靜態初始化和非靜態初始化。
靜態初始化：只在類第一次載入時執行，用於初始化靜態變數和執行靜態程式碼塊。
非靜態初始化：每次建立物件時執行，用於初始化例項變數和執行非靜態程式碼塊。
初始化順序：
靜態變數和靜態程式碼塊：按它們在類中出現的順序執行，只在類載入時執行一次，在前面已經透過程式碼得到驗證。
例項變數和例項程式碼塊：在每次建立物件時執行，執行順序同樣是按照它們在類中出現的順序。
建構函式：例項變數和例項程式碼塊執行後，纔會執行建構函式。
示例程式碼：
public class InitOrder {
static {
System.out.println("Static Block 1");
}
static int x = print("Static Variable x");
static {
System.out.println("Static Block 2");
}
int y = print("Instance Variable y");
{
System.out.println("Instance Block");
}
public InitOrder() {
System.out.println("Constructor");
}
static int print(String message) {
System.out.println(message);
return 0;
}
public static void main(String[] args) {
new InitOrder();
}
}
輸出結果：
Static Block 1 Static Variable x Static Block 2 Instance Variable y Instance Block Constructor
從上面的例子中可以看出，靜態塊和靜態變數按照宣告順序初始化（讀者可以調整順序驗證），然後執行例項變數的初始化，接著執行例項塊，最後呼叫建構函式。
三、JVM堆疊記憶體的分配
JVM在建立物件時，主要使用堆記憶體、棧記憶體進行分配：
堆記憶體：用於儲存物件例項和陣列。每當我們用
new關鍵字建立一個物件時，都會在堆中分配記憶體，其實這是一個動態的過程。棧記憶體：用於儲存方法呼叫相關的資訊，包括方法的引數、區域性變數、運算元棧和返回地址。每次方法呼叫都會在棧中建立一個棧幀（Stack Frame）。
物件建立時的堆、棧記憶體分配過程：
當
new關鍵字用於建立物件時，JVM首先會在堆中為該物件分配記憶體空間，並初始化預設值（如int預設值為0，物件引用預設值為null）。然後，JVM會將物件的引用地址儲存在棧中的區域性變數表中。
示例程式碼：
public class MemoryAllocation {
public static void main(String[] args) {
Example example = new Example();
}
}
在這段程式碼中，new Example() 會在堆中分配 Example 物件的記憶體，並在棧中儲存指向這個物件的引用 example。當方法執行結束，棧幀被銷燬，但堆中的物件只要有引用指向它，就不會被垃圾回收。
對於記憶體分配，這裏本文不計劃深入探討了，計劃未來再寫篇文章。
四、賦值過程
在Java中，物件的賦值過程包括兩個主要部分：預設初始化 和 顯式初始化。
預設初始化：在物件記憶體分配後，JVM自動將物件的所有例項變數設定為其預設值。
顯式初始化：在預設初始化之後，Java按照程式碼中出現的順序進行顯式初始化。如果有建構函式，則在顯式初始化完成後執行建構函式中的賦值操作。
示例程式碼：
public class ValueAssignment {
int i = 5;
String s = "Hello";
public ValueAssignment() {
i = 10;
s = "World";
}
public static void main(String[] args) {
ValueAssignment va = new ValueAssignment();
System.out.println("i: " + va.i + ", s: " + va.s);
}
}
輸出結果：
i: 10, s: World
這裏的過程如下：
預設初始化：
i被設定為0，s被設定為null。顯式初始化：
i被賦值為5，s被賦值為"Hello"。建構函式初始化：
i被重新賦值為10，s被重新賦值為"World"。
結論
物件建立是Java程式中非常基礎但複雜的過程，涉及類載入、靜態與非靜態初始化的順序、記憶體分配和賦值等多個方面。理解這些細節對於編寫高效、健壯的Java程式碼至關重要。透過本文的分析和示例程式碼，我們深入探討了物件建立的每一個階段以及它們在JVM中的具體實現方式，為深入掌握Java的記憶體模型和物件生命週期奠定了基礎。
