Java 類載入順序與記憶體佈局深度解析：靜態區塊、建構區塊、建構子執行時機

Java 類從載入到物件建立，經歷嚴格的生命週期。本文詳細闡述類載入觸發條件、各成員在方法區與堆中的儲存位置、物件實例化的 9 個步驟，以及靜態區塊、建構區塊、建構子的執行順序差異。

一、類載入觸發時機

只有「主動使用」類才會觸發載入：

1. 建立實例：new MyClass()
2. 存取靜態成員：MyClass.staticField、MyClass.staticMethod()
3. 啟動主類：java MyClass

「被動使用」（如存取常數、透過子類引用父類靜態欄位）不會觸發該類初始化。

二、類檔案載入內容與記憶體區域

載入時將 .class 位元碼存入方法區，非靜態成員變數（實例欄位）不會被載入：

關鍵點：非靜態方法載入時只存程式碼，不建立實例；呼叫時需先有實例，JVM 透過 this 區分調用者。

三、物件實例化完整流程

Person p = new Person("zhangsan", 20);

1. 堆疊分配 main 框架，建立引用變數 p。
2. 載入 Person.class 至方法區（靜態成員、方法、區塊）。
3. 執行靜態區塊與靜態變數顯式初始化（類初始化）。
4. 堆中分配實例記憶體，取得位址。
5. 實例變數預設初始化（0/null/false）。
6. 實例變數顯式初始化（賦值語句）。
7. 執行建構區塊（按宣告順序）。
8. 執行對應建構子程式碼。
9. 將堆位址賦給堆疊引用 p。

四、方法呼叫記憶體模型

實例方法

p.setName("lisi");

1. 堆疊建立 setName 框架，含 this 與參數 name。
2. this 指向堆中實例。
3. 參數賦值，修改實例欄位。

靜態方法

Person.showCountry();

1. 堆疊建立 showCountry 框架，含類引用 Person。
2. 直接存取方法區靜態欄位。

五、三大區塊差異與執行順序

六、程式碼驗證

class Person {
    private String name;
    private int age = 0;
    private static String country = "cn";

    Person(String name, int age) {
        this.name = name; this.age = age;
    }
    static { System.out.println("靜態區塊"); }
    { System.out.println(name + "..." + age); } // 建構區塊

    public void setName(String name) { this.name = name; }
    public void speak() { System.out.println(name + "..." + age); }
    public static void showCountry() { System.out.println("country=" + country); }
}

class StaticDemo {
    static { System.out.println("StaticDemo 靜態區塊1"); }
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person("zhangsan", 100);
        p.setName("lisi");
        p.speak();
        Person.showCountry();
    }
    static { System.out.println("StaticDemo 靜態區塊2"); }
}

輸出順序：

StaticDemo 靜態區塊1
StaticDemo 靜態區塊2
靜態區塊
null...0          // 建構區塊（實例變數尚未顯式初始化）
lisi...100        // speak()
country=cn        // showCountry()

總結

1. 類載入 ≠ 類初始化；載入只讀位元碼，初始化才執行靜態區塊。
2. 靜態成員駐留方法區，實例成員駐留堆。
3. 建構區塊會被編譯器複製到每個建構子開頭，早於建構子本體執行。
4. 掌握 9 步實例化流程，有助於理解 final 欄位初始化、序列化、反射等進階主題。