Внутренняя обработка статических и нестатических прямых ссылок в Java

Question

Я работаю с прямыми ссылками в Java и задаюсь вопросом, почему Java позволяет прямую ссылку с ClassName (в статической переменной) или с this ссылка в случае переменной экземпляра? Каков фоновый процесс, который происходит на уровне JVM? Например:

Статическая прямая ссылка

class StaticForwardReferences {
    static {
        sf1 = 10;   // (1)
        int b = sf1 = 20;   // (2)
        int c = StaticForwardReferences.sf1; // (3) Works fine
        // Above statement allows the allocation of value of 'sf1'
        // to variable 'c' just because it is accessed with class name
        // instead of direct name

        // whereas below statement throws illegal forward reference
        // error at compile time
        System.out.println(sf1); // (4) Illegal forward reference
    }
    static int sf1 = sf2 = 30;
    static int sf2;

    public static void main(String[] args) {}
}

Есть ли какое-либо временное хранилище, где значения сохраняются, когда мы делаем прямую ссылку, назначая переменные перед их объявлением, как это сделано в шагах (1) и (2) выше, если мы печатаем значение переменной c, он показывает значение из самого последнего присвоения sf1,

Нестатическая прямая ссылка

class NonStaticForwardReferences {
    {
        nsf1 = 10;
        System.out.println(this.nsf1);  // 10
        nsf1 = sf1;
        // System.out.println(nsf1); Illegal forward reference
        int b = nsf1 = 20;

        int c = this.nsf1;
        System.out.println(c);  // 20
        // why variable 'c' is initialized to 20 when used with 'this' reference
        // instead of showing illegal forward reference, how it works in the background?
   }

   int nsf1 = nsf2 = 30;
   int nsf2;
   static int sf1 = 5;

   public static void main(String[] args) {}
}

Пожалуйста, осветите фоновый процесс, который происходит за кулисами в двух вышеупомянутых случаях. Заранее спасибо!:)

Answer 1

JLS, раздел 8.3.3, устанавливает условия для прямой ссылки на статическую переменную ("переменную класса") ошибки компилятора, хотя и не указывает причины.

Использование переменных класса, объявления которых появляются в текстовом виде после использования, иногда ограничено, даже если эти переменные класса находятся в области видимости (§6.3). В частности, это ошибка времени компиляции, если выполняются все следующие условия:

• Объявление переменной класса в классе или интерфейсе C появляется в текстовом виде после использования переменной класса;

• Использование - это простое имя в инициализаторе переменной класса C или статическом инициализаторе C;

• Использование не на левой стороне задания;

• C является самым внутренним классом или интерфейсом, включающим использование.

(курсив выделен мной)

Ошибка прямой ссылки на переменные экземпляра появляется при следующих условиях:

Использование переменных экземпляра, объявления которых появляются текстуально после использования, иногда ограничено, даже если эти переменные экземпляра находятся в области видимости. В частности, это ошибка времени компиляции, если выполняются все следующие условия:

• Объявление переменной экземпляра в классе или интерфейсе C появляется текстуально после использования переменной экземпляра;

• Использование - это простое имя в инициализаторе переменной экземпляра C или в инициализаторе экземпляра C;

• Использование не на левой стороне задания;

• C является самым внутренним классом или интерфейсом, включающим использование.

(курсив выделен мной)

В обоих случаях использование простого имени является ключевым условием. Это означает использование переменной без какого-либо спецификатора, такого как this или имя класса. Вот почему this.nsf1 работает в NonStaticForwardReferences, Если вы удалите this, то ошибка происходит. Это также почему sf1 имеет ошибку и StaticForwardReferences.sf1; не имеет ошибки.

Answer 2

Запрет на прямые ссылки не подразумевает, что переменные создаются при инициализации. "Фоновый процесс" состоит в том, что классы и объекты размещаются одновременно, а (статическим) переменным присваиваются значения по умолчанию. (Что означает "ноль": это, вероятно, реализовано с calloc или же memset на практике.)

Правила прямой ссылки предназначены для предотвращения просмотра этих первых значений, особенно для final переменные, которые предположительно когда-либо имеют только одно значение. Но они существуют, чтобы улавливать человеческие ошибки и сами по себе не идеальны: только для постоянных переменных инициализация происходит так рано, что значения по умолчанию ненаблюдаемы. Определение this или имя класса явно является самым простым способом демонстрации этого эффекта.

Answer 3

Java требует, чтобы объявление поля происходило до его использования в любом выражении инициализатора, если поле используется в правой части присваивания в выражении инициализатора. По сути, это означает, что объявление поля должно произойти до того, как значение поля будет прочитано в выражении инициализатора.

При создании прямых ссылок с использованием простых имен код в блоке статического инициализатора также подчиняется правилу объявления перед чтением, рассмотренному выше.

Как и в выражении инициализатора экземпляра, ключевые слова "this" и "super" могут использоваться для ссылки на текущий объект в блоке инициализатора экземпляра.