何时初始化具有默认方法的接口？

Question

在搜索Java语言规范来回答这个问题时，我了解到

在初始化一个类之前，必须初始化它的直接超类，但是该类实现的接口没有初始化。类似地，在初始化接口之前，不会初始化接口的超级接口。

出于我自己的好奇心，我尝试了它，正如预期的那样，接口InterfaceType没有初始化。

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，如果接口声明了一个default方法，则会发生初始化。考虑<代码>接口类型>代码>接口

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

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

然后上面相同的程序会打印

static initializer  
implemented method

换句话说，初始化接口的static字段（详细初始化过程中的步骤9），并执行被初始化类型的static初始化器。这意味着接口已初始化。

我在JLS中找不到任何迹象表明应该发生这种情况。请不要误解我的意思，我知道如果实现类没有为方法提供实现，应该会发生这种情况，但是如果它提供了呢？Java语言规范中是否缺少这个条件，我是否遗漏了什么，或者我是否错误地解释了它？

Answer 1

Openhtml" target="_blank">JDK中的instanceKlass.cpp文件包含与JLS中的详细初始化过程相对应的初始化方法InstanceKlass::initialize_impl，这类似于JVM规范中的初始化部分。

它包含JLS中未提及的新步骤，也未在代码中提及的JVM手册中提及：

// 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，此初始化已作为新的步骤7.5显式实现。这表明此实现遵循了某些规范，但网站上的书面规范似乎没有相应更新。

编辑：作为参考，提交（从2012年10月！）在执行中已包括相应步骤的情况下：http://hg.openjdk.java.net/jdk8/build/hotspot/rev/4735d2c84362

编辑2：巧合的是，我发现了这个关于热点中默认方法的文档，它在末尾包含了一个有趣的旁注：

3.7杂项

因为接口中现在有字节码，所以我们必须在初始化实现类时初始化它们。

Answer 2

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

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），因此无需初始化或加载接口。

以下情况将初始化接口，

• 常量字段用于代码中
• 接口包含一个默认方法（Java8）

对于默认方法，您正在实现InterfaceType。所以，若InterfaceType将包含任何默认方法，那个么它将在实现类中被继承（使用）。初始化将进入图片中。

但是，如果您正在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。

考虑下面的代码。

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();
}

在上述情况下，将初始化并加载接口，因为您正在使用字段InterfaceType。初始化。

我没有给出默认方法的例子，因为你已经在你的问题中给出了。

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）

我找不到默认方法的JLS，可能有两种可能性

• Java人忘记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。（但没有提到的地方，再次规范文档错误。）

Answer 3

这是一个非常有趣的问题！

JLS第12.4.1节似乎应该明确涵盖这一点。但是，Oracle JDK和OpenJDK（javac和HotSpot）的行为与此处指定的不同。特别是，本节中的示例12.4.1-3涵盖了接口初始化。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;
    }
}

其预期产出是：

1
j=3
jj=4
3

事实上，我得到了预期的输出。但是，如果在接口I中添加了默认方法，

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

输出更改为：

1
ii=2
j=3
jj=4
3

这清楚地表明接口I正在初始化之前没有的地方！仅存在默认方法就足以触发初始化。默认方法不必被调用、重写甚至提及，抽象方法的存在也不会触发初始化。

我推测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Java8和默认方法之前，invokevirtual永远不会在接口中执行代码，因此不会出现这种情况。有人可能会认为这是类/接口准备阶段（JLS 12.3.2）的一部分，该阶段初始化方法表之类的东西。但可能这太过分了，不小心做了完全初始化。

我在OpenJDK编译器开发邮件列表中提出了这个问题。亚历克斯·巴克利（JLS的编辑）在回复中提出了更多针对JVM和lambda实现团队的问题。他还指出，这里的规范中有一个错误，它说“T是一个类，调用了由T声明的静态方法”，如果T是一个接口，也应该适用。因此，这里可能同时存在规范和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，让悬赏附加到这个问题上，我愿意灵活处理。