构造时成员初始化的陷阱

转自：http://coolshell.cn/articles/1106.html

让我们先来看一段代码：

 1 public class Test {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         SubClass subClass = new SubClass();
 4         System.out.println(subClass.whenAmISet);
 5     }
 6 }
 7 
 8 class ParentClass {
 9     ParentClass() {
10         print();
11     }
12 
13     void print() {
14         System.out.println("I'm ParentClass");
15     }
16 }
17 
18 class SubClass extends ParentClass {
19     public String whenAmISet = "set when declared";
20 
21     // SubClass() {
22     // super();
23     // }
24 
25     @Override
26     void print() {
27         System.out.println("I'm SubClass");
28         whenAmISet = "set in print()";
29     }
30 }

在继续往下阅读之前，请先给自己一些时间想一下上面的这段程序的输出是什么？是的，这看起来的确相当简单，甚至不需要编译和运行上面的代码，我们也应该知道其答案，那么，你觉得你知道答案吗？你确定你的答案正确吗？

很多人都会觉得那段程序的输出应该是“set in print()”，这是因为当子类SubClass 的构造函数被调用时，其会隐晦地调用其基类ParentClass的构造函数（通过super()函数），于是基类ParentClass的构造函数会调用print() 函数，因为这个类的实例是SubClass的，而且在子类SubClass中对这个函数使用了override关键字，所以，实际上调用到的是：SubClass.print()，而这个方法设置了whenAmISet 成员变量的值为：“set in print()”。

当然，上面的结论是错误的。如果你编译并运行这个程序，你会发现，程序实际输出的是“set when declared ”。怎么为这样呢？难道是基类ParentClass 的print() 方法被调用啦？也不是！你可以在基类的print中输出点什么看看，你会发现程序运行时，ParentClass.print()并没有被调用到（不然这对于Java所有的应用程序将会是一个极具灾难性的Bug）。

其实，代码的输出是：

I'm SubClass
set when declared

虽然上面的结论是错误的，但推导过程是合理的，只是不完整，下面是整个运行的流程：

进入SubClass 构造函数。
SubClass 成员变量的内存被分配。
ParentClass 构造函数被隐含调用。
ParentClass 构造函数调用print()。
SubClass 的print 设置whenAmISet 值为 “set in print()”。
SubClass 的成员变量初始化被调用。
执行SubClass 构造函数体。

等一等，这怎么可能？在第6步，SubClass 成员的初始化居然在 print() 调用之后？是的，正是这样，我们不能让成员变量的声明和初始化变成一个原子操作，虽然在Java中我们可以把其写在一起，让其看上去像是声明和初始化一体。但这只是假象，我们的错误就在于我们把Java中的声明和初始化看成了一体。在C++的世界中，C++并不支持成员变量在声明的时候进行初始化，其需要你在构造函数中显式的初始化其成员变量的值，看起来很土，但其实C++用心良苦。

在面向对象的世界中，因为程序以对象的形式出现，导致了我们对程序执行的顺序雾里看花。所以，在面向对象的世界中，程序执行的顺序相当的重要。

下面是对上面各个步骤的逐条解释。

进入构造函数。
为成员变量分配内存。
除非你显式地调用super()，否则Java 会在子类的构造函数最前面偷偷地插入super() 。
调用父类构造函数。
调用print，因为被子类override，所以调用的是子类的。
于是，初始化发生在了print()之后。这是因为，Java需要保证父类的初始化早于子类的成员初始化，否则，在子类中使用父类的成员变量就会出现问题。
正式执行子类的构造函数（当然这是一个空函数，虽然我们没有声明）。

你可以查看《Java语言的规格说明书》中的相关章节来了解更多的Java创建对象时的细节。

C++的程序员应该都知道，在C++的世界中在“构造函数中调用虚函数”是不行的，Effective C++ 条款9：Never call virtual functions during construction or destruction，Scott Meyers已经解释得很详细了。

在语言设计的时候，“在构造函数中调用虚函数”是个两难的问题。

如果调用的是父类的函数的话，这个有点违反虚函数的定义。
如果调用的是子类的函数的话，这可能产生问题的：因为在构造子类对象的时候，首先调用父类的构造函数，而这时候如果去调用子类的函数，由于子类还没有构造完成，子类的成员尚未初始化，这么做显然是不安全的。

C++选择了第一种，而Java选择了第二种。

C++类的设计相对比较简陋，通过虚函数表来实现，缺少类的元信息。
而Java类的则显得比较完整，有super指针来导航到父类。