何时是初始化默认方法的接口？

Question

在搜索Java语言规范来回答这个问题时,我了解到了这一点

在初始化类之前,必须初始化其直接超类,但不会初始化类实现的接口.同样,在初始化接口之前,不会初始化接口的超接口.

为了我自己的好奇心,我尝试了它,正如预期的那样,界面InterfaceType没有被初始化.

public class Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InterfaceType foo = new InterfaceTypeImpl();
        foo.method();
    }
}

class InterfaceTypeImpl implements InterfaceType {
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("implemented method");
    }
}

class ClassInitializer {
    static {
        System.out.println("static initializer");
    }
}

interface InterfaceType {
    public static final ClassInitializer init = new ClassInitializer();

    public void method();
}

这个程序打印

implemented method

但是,如果接口声明了default方法,则会发生初始化.考虑InterfaceType给出的接口为

interface InterfaceType {
    public static final ClassInitializer init = new ClassInitializer();

    public default void method() {
        System.out.println("default method");
    }
}

然后打印上面的相同程序

static initializer  
implemented method

换句话说,static初始化接口的字段(详细初始化过程中的步骤9)并且执行static初始化类型的初始化器.这意味着界面已初始化.

我在JLS中找不到任何表明这应该发生的事情.不要误解我的意思,我知道如果实现类没有提供该方法的实现,这应该发生,但如果有的话呢？Java语言规范是否缺少这种情况,我是否遗漏了某些内容,还是我错误地解释了它？

Answer 1

这是一个非常有趣的问题!

似乎JLS第12.4.1节应该明确地涵盖这一点.但是,Oracle JDK和OpenJDK(javac和HotSpot)的行为与此处指定的不同.特别是,本节的例12.4.1-3介绍了接口初始化.示例如下:

interface I {
    int i = 1, ii = Test.out("ii", 2);
}
interface J extends I {
    int j = Test.out("j", 3), jj = Test.out("jj", 4);
}
interface K extends J {
    int k = Test.out("k", 5);
}
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(J.i);
        System.out.println(K.j);
    }
    static int out(String s, int i) {
        System.out.println(s + "=" + i);
        return i;
    }
}

其预期产量为:

1
j=3
jj=4
3

确实我得到了预期的输出.但是,如果将默认方法添加到界面I,

interface I {
    int i = 1, ii = Test.out("ii", 2);
    default void method() { } // causes initialization!
}

输出变为:

1
ii=2
j=3
jj=4
3

这清楚地表明界面I正在被初始化,而不是之前!仅存在默认方法就足以触发初始化.不必调用或覆盖甚至提及默认方法,抽象方法的存在也不会触发初始化.

我的猜测是HotSpot实现希望避免将类/接口初始化检查添加到invokevirtual调用的关键路径中.在Java 8和默认方法之前,invokevirtual可能永远不会在接口中执行代码,因此不会出现这种情况.有人可能认为这是类/接口准备阶段(JLS 12.3.2)的一部分,它初始化方法表之类的东西.但也许这太过分了,不小心做了完全初始化.

我在OpenJDK compiler-dev邮件列表上提出了这个问题.还有的是一个从亚历克斯巴克利的答复中,他提出冲着JVM和lambda实施团队更多的问题(在JLS的编辑器).他还指出,在这里的规范中有一个错误,它说"T是一个类,并且T调用的静态方法被调用",如果T是一个接口,也应该适用.因此,这里可能存在规范和HotSpot错误.

披露:我在OpenJDK上为Oracle工作.如果人们认为这给了我一个不公平的优势来获得这个问题的恩惠,我愿意对它有所灵活.

Answer 2

接口未初始化,因为常量字段InterfaceType.init(由非常量值(方法调用)初始化)不会在任何地方使用.

在编译时已知接口的常量字段不在任何地方使用,并且接口不包含任何默认方法(在java-8中),因此不需要初始化或加载接口.

接口将在以下情况下初始化,

• 常量字段用于您的代码中.
• 接口包含一个默认方法(Java 8)

如果是默认方法,您正在实施InterfaceType.因此,If InterfaceType将包含任何默认方法,它将在实现类中使用INHERITED(used).初始化将进入图片.

但是,如果要访问接口的常量字段(以正常方式初始化),则不需要接口初始化.

考虑以下代码.

public class Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InterfaceType foo = new InterfaceTypeImpl();
        System.out.println(InterfaceType.init);
        foo.method();
    }
}

class InterfaceTypeImpl implements InterfaceType {
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("implemented method");
    }
}

class ClassInitializer {
    static {
        System.out.println("static initializer");
    }
}

interface InterfaceType {
    public static final ClassInitializer init = new ClassInitializer();

    public void method();
}

在上面的例子中,Interface将被初始化并加载,因为你正在使用该字段InterfaceType.init.

我没有给出你在问题中已经给出的默认方法示例.

JLS 12.4.1中给出了Java语言规范和示例(示例不包含默认方法.)

我找不到JLS for Default方法,可能有两种可能性

• Java人们忘了考虑默认方法的情况.(规范Doc bug.)
• 他们只是将默认方法称为接口的非常量成员.(但没有提到哪里,再次说明Doc Doc bug.)

Answer 3

所述instanceKlass.cpp从OpenJDK的文件中包含的初始化方法InstanceKlass::initialize_impl对应于该详细的初始化过程在JLS,其类似地在所找到的初始化在JVM规格部分.

它包含一个新步骤,该步骤在JLS中未提及,而不是在代码中引用的JVM书中:

// refer to the JVM book page 47 for description of steps
...

if (this_oop->has_default_methods()) {
  // Step 7.5: initialize any interfaces which have default methods
  for (int i = 0; i < this_oop->local_interfaces()->length(); ++i) {
    Klass* iface = this_oop->local_interfaces()->at(i);
    InstanceKlass* ik = InstanceKlass::cast(iface);
    if (ik->has_default_methods() && ik->should_be_initialized()) {
      ik->initialize(THREAD);
    ....
    }
  }
}

因此,此初始化已明确实现为新的步骤7.5.这表明此实现遵循了一些规范,但似乎网站上的书面规范尚未相应更新.

编辑:作为参考,提交(从2012年10月!)其中相应的步骤已包含在实现中:http://hg.openjdk.java.net/jdk8/build/hotspot/rev/4735d2c84362

编辑2:巧合的是,我发现这篇文章关于热点中的默认方法,最后包含一个有趣的旁注:

3.7杂项

因为接口现在有字节码,所以我们必须在初始化实现类时初始化它们.