java杂记-static

Posted 2020-09-03

首先是static的概念

   借鉴 http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/18771/  (好吧，都是复制这个的。写的很好，所以我就复制了)

     static表示“全局”或者“静态”的意思，用来修饰成员变量和成员方法，也可以形成静态static代码块，java中无全局概念。

    被static修饰的成员变量和成员方法独立于该类的任何对象，也就是说，它不依赖类特定的实例，被类的所有实例共享。只要这个类被加载，Java虚拟机就能根据类名在运行时数据区的方法区内定找到他们。因此，static对象可以在它的任何对象创建之前访问，无需引用任何对象。

    用public修饰的static成员变量和成员方法本质是全局变量和全局方法，当声明它类的对象市，不生成static变量的副本，而是类的所有实例共享同一个static变量。

    

        static变量前可以有private修饰，表示这个变量可以在类的静态代码块中，或者类的其他静态成员方法中使用（当然也可以在非静态成员方法中使用--废话），但是不能在其他类中通过类名来直接引用，这一点很重要。实际上你需要搞明白，private是访问权限限定，static表示不要实例化就可以使用，这样就容易理解多了。static前面加上其它访问权限关键字的效果也以此类推。

 

        static修饰的成员变量和成员方法习惯上称为静态变量和静态方法，可以直接通过类名来访问，访问语法为：
类名.静态方法名(参数列表...) 
类名.静态变量名

        用static修饰的代码块表示静态代码块，当Java虚拟机（JVM）加载类时，就会执行该代码块（用处非常大，呵呵）。

1、static变量 
　按照是否静态的对类成员变量进行分类可分两种：一种是被static修饰的变量，叫静态变量或类变量；另一种是没有被static修饰的变量，叫实例变量。

两者的区别是： 
　对于静态变量在内存中只有一个拷贝（节省内存），JVM只为静态分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配，可用类名直接访问（方便），当然也可以通过对象来访问（但是这是不推荐的）。 
　对于实例变量，没创建一个实例，就会为实例变量分配一次内存，实例变量可以在内存中有多个拷贝，互不影响（灵活）。 
所以一般在需要实现以下两个功能时使用静态变量：
  在对象之间共享值时
  方便访问变量时

2、静态方法 
静态方法可以直接通过类名调用，任何的实例也都可以调用，
因此静态方法中不能用this和super关键字，不能直接访问所属类的实例变量和实例方法(就是不带static的成员变量和成员成员方法)，只能访问所属类的静态成员变量和成员方法。
因为实例成员与特定的对象关联！这个需要去理解，想明白其中的道理，不是记忆！！！ 
因为static方法独立于任何实例，因此static方法必须被实现，而不能是抽象的abstract。

例如为了方便方法的调用，Java API中的Math类中所有的方法都是静态的，而一般类内部的static方法也是方便其它类对该方法的调用。

静态方法是类内部的一类特殊方法，只有在需要时才将对应的方法声明成静态的，一个类内部的方法一般都是非静态的 

3、static代码块 

　static代码块也叫静态代码块，是在类中独立于类成员的static语句块，可以有多个，位置可以随便放，它不在任何的方法体内，JVM加载类时会执行这些静态的代码块，如果static代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次。例如：

4、static和final一块用表示什么 
     static final用来修饰成员变量和成员方法，可简单理解为“全局常量”！ 
对于变量，表示一旦给值就不可修改，并且通过类名可以访问。 
对于方法，表示不可覆盖，并且可以通过类名直接访问。

     有时你希望定义一个类成员，使它的使用完全独立于该类的任何对象。通常情况下，类成员必须通过它的类的对象访问，但是可以创建这样一个成员，它能够被它自己使用，而不必引用特定的实例。在成员的声明前面加上关键字static(静态的)就能创建这样的成员。如果一个成员被声明为static，它就能够在它的类的任何对象创建之前被访问，而不必引用任何对象。你可以将方法和变量都声明为static。static 成员的最常见的例子是main( ) 。因为在程序开始执行时必须调用main() ，所以它被声明为static。 

      声明为static的变量实质上就是全局变量。当声明一个对象时，并不产生static变量的拷贝，而是该类所有的实例变量共用同一个static变量。声明为static的方法有以下几条限制： 
            它们仅能调用其他的static 方法。 
            它们只能访问static数据。 
            它们不能以任何方式引用this 或super。
     如果你需要通过计算来初始化你的static变量，你可以声明一个static块，Static 块仅在该类被加载时执行一次。下面的    例子显示的类有一个static方法，一些static变量，以及一个static 初始化块：
     调用一个静态方法就是“类名.方法名”,静态方法的使用很简单如上所示。一般来说，静态方法常常为应用程序中的其它类提供一些实用工具所用，在Java的类库中大量的静态方法正是出于此目的而定义的。 
     如果你需要通过计算来初始化你的static变量，你可以声明一个static块，Static 块仅在该类被加载时执行一次。下面的例子显示的类有一个static方法，一些static变量，以及一个static 初始化块：
class Value3 {
    static int c = 0;
 
    Value3() {
       c = 15;
    }
 
    Value3(int i) {
       c = i;
    }
 
    static void inc() {
       c++;
    }
}
 
public class Count {
    public static void prt(String s) {
       System.out.println(s);
    }
 
    Value3 v = new Value3(10);
    static Value3 v1, v2;
    static {//此即为static块
       prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);
       v1 = new Value3(27);
       prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);
       v2 = new Value3(15);
       prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);
    }
     public static void main(String[] args) {
       Count ct = new Count();
       prt("ct.c=" + ct.v.c);
       prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);
       v1.inc();
       prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);
       prt("ct.c=" + ct.v.c);
    }
   }
   结果为：v1.c=0  v2.c=0
        v1.c=27  v2.c=27
        v1.c=15  v2.c=15
        ct.c=10
        v1.c=10  v2.c=10
        v1.c=11  v2.c=11
        ct.c=11
     
     static定义的变量会优先于任何其它非static变量，不论其出现的顺序如何。正如在程序中所表现的，虽然v出现在v1和v2的前面，但是结果却是v1和v2的初始化在v的前面。在static{后面跟着一段代码，这是用来进行显式的静态变量初始化，这段代码只会初始化一次，且在类被第一次装载时。如果你能读懂并理解这段代码，会帮助你对static关键字的认识。在涉及到继承的时候，会先初始化父类的static变量，然后是子类的，依次类推。
     
     参考：
     类的运行机制
     main进入，执行程序，结束后释放内存。
     一个java文件从被加载到被卸载这个生命过程，总共要经历4个阶段：
加载（即生成Class对象）->链接（验证+准备+解析）（即相当于jvm编译，会给类静态变量默认值）->初始化（使用前的准备，也是部分初始化JAVA代码开始，如构造函数，和类静态变量的初始值）->使用->卸载
    其中加载（除了自定义加载）+链接的过程是完全由jvm负责的，什么时候要对类进行初始化工作（加载+链接在此之前已经完成了），jvm有严格的规定（四种情况）： 
    1.遇到new，getstatic，putstatic，invokestatic这4条字节码指令时，加入类还没进行初始化，则马上对其进行初始化工作。
其实就是3种情况：
　　a .用new实例化一个类时
　　b.读取或者设置类的静态字段时（不包括被final修饰的静态字段，因为他们已经被塞进常量池了）
　　特殊情况：public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);//静态final变量在编译时不定的情况
　　c.以及执行静态方法的时候。
2.使用java.lang.reflect.*的方法对类进行反射调用的时候，如果类还没有进行过初始化，马上对其进行。
3.初始化一个类的时候，如果他的父亲还没有被初始化，则先去初始化其父亲。（不同于子类的构造方法，默认包含Super()方法一样。）
4.当jvm启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含static void main(String[] args)的那个类），则jvm会先去初始化这个类。
    以上4种预处理称为对一个类进行主动的引用，其余的其他情况，称为被动引用，都不会触发类的初始化。下面也举了些被动引用的例子：
    * 被动引用情景1 * 通过子类引用父类的静态字段，不会导致子类的初始化 * @author volador *
     */class SuperClass{    static{
            System.out.println("super class init.");
        }    public static int value=123;
    }class SubClass extends SuperClass{    static{
            System.out.println("sub class init.");
        }
    }public class test{    public static void main(String[]args){
            System.out.println(SubClass.value);
        }
        
    }
输出结果是：super class init。

    被动引用情景2 * 通过数组引用来引用类，不会触发此类的初始化 * @author volador *
 */public class test{    public static void main(String[] args){
        SuperClass s_list=new SuperClass[10];
        }
    }
    输出结果：没输出
    
    /* 被动引用情景3 * 常量在编译阶段会被存入调用类的常量池中，本质上并没有引用到定义常量类类，所以自然不会触发定义常量的类的初始化 * @author root *
 */class ConstClass{    static{
        System.out.println("ConstClass init.");
    }    public final static String value="hello";
}public class test{    public static void main(String[] args){
        System.out.println(ConstClass.value);
    }
}
     输出结果：hello（tip：在编译的时候，ConstClass.value已经被转变成hello常量放进test类的常量池里面了）
     
     1. Classloader的作用，概括来说就是将编译后的class装载、加载到机器内存中，为了以后的程序的执行提供前提条件。
     package test01;     
    
class Singleton {     
    
    public static Singleton singleton = new Singleton();     
    public static int a;     
    public static int b = 0;     
    
    private Singleton() {     
        super();     
        a++;     
        b++;     
    }     
    
    public static Singleton GetInstence() {     
        return singleton;     
    }     
    
}     
    
public class MyTest {     
    
    /**    
     * @param args    
     */    
    public static void main(String[] args) {     
        Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();     
        System.out.println(mysingleton.a);     
        System.out.println(mysingleton.b);     
    }     
    
}    
    一般不假思索的结论就是，a=1,b=1。给出的原因是：a、b都是静态变量，在构造函数调用的时候已经对a和b都加1了。答案就都是1。但是运行完后答案却是a=1,b=0。
    下面我们将代码稍微变一下
Java代码
 
public static Singleton singleton = new Singleton();     
public static int a;     
public static int b = 0;    
 
的代码部分替换成
Java代码
 
public static int a;     
public static int b = 0;     
public static Singleton singleton = new Singleton();
效果就是刚才预期的a=1,b=1。
为什么呢，这3句无非就是静态变量的声明、初始化，值的变化和声明的顺序还有关系吗?Java不是面向对象的吗?怎么和结构化的语言似地，顺序还有关系。这个就是和Java虚拟机JVM加载类的原理有着直接的关系。
1. 类在JVM中的工作原理
要想使用一个Java类为自己工作，必须经过以下几个过程
1)：类加载load：从字节码二进制文件——.class文件将类加载到内存，从而达到类的从硬盘上到内存上的一个迁移，所有的程序必须加载到内存才能工作。将内存中的class放到运行时数据区的方法区内，之后在堆区建立一个java.lang.Class对象，用来封装方法区的数据结构。这个时候就体现出了万事万物皆对象了，干什么事情都得有个对象。就是到了最底层究竟是鸡生蛋，还是蛋生鸡呢?类加载的最终产物就是堆中的一个java.lang.Class对象。
2)：连接：连接又分为以下小步骤
验证：出于安全性的考虑，验证内存中的字节码是否符合JVM的规范，类的结构规范、语义检查、字节码操作是否合法、这个是为了防止用户自己建立一个非法的XX.class文件就进行工作了，或者是JVM版本冲突的问题，比如在JDK6下面编译通过的class(其中包含注解特性的类)，是不能在JDK1.4的JVM下运行的。
准备：将类的静态变量进行分配内存空间、初始化默认值。(对象还没生成呢，所以这个时候没有实例变量什么事情)
新分配的空间中，所有的原始类型将被置0（int类型为0，boolean类型为false等等），引用类型将被置成null;所以singleton 也是一个属性,也被默认值为null
这阶段会为类变量（指那些静态变量）分配内存并设置类比那辆初始值的阶段，这些内存在方法区中进行分配。这里要说明一下，这一步只会给那些静态变量设置一个初始的值，而那些实例变量是在实例化对象时进行分配的。这里的给类变量设初始值跟类变量的赋值有点不同，比如下面：
public static int value=123;
在这一阶段，value的值将会是0，而不是123，因为这个时候还没开始执行任何java代码，123还是不可见的，而我们所看到的把123赋值给value的putstatic指令是程序被编译后存在于<clinit>()，所以，给value赋值为123是在初始化的时候才会执行的。
这里也有个例外：
public static final int value=123;
这里在准备阶段value的值就会初始化为123了。这个是说，在编译期，javac（还是JVM?答案：http://blog.csdn.net/cutesource/article/details/5904542）会为这个特殊的value生成一个ConstantValue属性，并在准备阶段jm就会根据这个ConstantValue的值来为value赋值了。即编译的时候，就将该值或者是对象放入常量池。
注：java程序要运行需要两次编译，一次是javac,而次是jvm。第一次也是过程中就包含常量池。
解析：把类的符号引用转为直接引用(保留)
3)：类的初始化： 将类的静态变量赋予正确的初始值，这个初始值是开发者自己定义时赋予的初始值，而不是默认值。
2. 类的主动使用与被动使用
以下是视为主动使用一个类，其他情况均视为被动使用!
1)：初学者最为常用的new一个类的实例对象(声明不叫主动使用)
2)：对类的静态变量进行读取、赋值操作的。(静态,final且值确定是常量,是编译时确定的，调用的时候直接用，不会加载对应的类)
3)：直接调用类的静态方法。
4)：反射调用一个类的方法。
5)：初始化一个类的子类的时候，父类也相当于被程序主动调用了(如果调用子类的静态变量是从父类继承过来并没有复写的，那么也就相当于只用到了父类的东东，和子类无关，所以这个时候子类不需要进行类初始化)。
6)：直接运行一个main函数入口的类。
所有的JVM实现(不同的厂商有不同的实现，有人就说IBM的实现比Sun的要好……)在首次主动调用类和接口的时候才会初始化他们。

　1. 类的加载方式
1)：本地编译好的class中直接加载
2)：网络加载：java.net.URLClassLoader可以加载url指定的类(即网络下载字节码，并加载)
3)：从jar、zip等等压缩文件加载类，自动解析jar文件找到class文件去加载util类
4)：从java源代码文件动态编译成为class文件（动态生成字节码）
2. 类加载器
JVM自带的默认加载器
1)：根类加载器：bootstrap，由C++编写，所有Java程序无法获得。
2)：扩展类加载器：由Java编写。
3)：系统类、应用类加载器：由Java编写。
用户自定义的类加载器：java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式。每一个类都包含了加载他的ClassLoader的一个引用——getClass().getClassLoader()。如果返回的是null，证明加载他的ClassLoader是根加载器bootstrap。

    1. 回顾那个诡异的代码
从入口开始看
Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();
是根据内部类的静态方法要一个Singleton实例。
这个时候就属于主动调用Singleton类了。
之后内存开始加载Singleton类
1)：对Singleton的所有的静态变量分配空间，赋默认的值，所以在这个时候，singleton=null、a=0、b=0。注意b的0是默认值，并不是咱们手工为其赋予的的那个0值。
2)：之后对静态变量赋值，这个时候的赋值就是我们在程序里手工初始化的那个值了。此时singleton = new Singleton();调用了构造方法。构造方法里面a=1、b=1。之后接着顺序往下执行。
3)：
 
public static int a;  
 
    public static int b = 0;  
 
a没有赋值，保持原状a=1。b被赋值了，b原先的1值被覆盖了，b=0。所以结果就是这么来的。类中的静态块static块也是顺序地从上到下执行的。
2. 编译时常量、非编译时常量的静态变量
如下代码
Java代码
package test01;     
    
class FinalStatic {     
    
    public static final int A = 4 + 4;     
    
    static {     
        System.out.println("如果执行了，证明类初始化了……");     
    }     
    
}     
    
public class MyTest03 {     
    
    /**    
     * @param args    
     */    
    public static void main(String[] args) {     
        System.out.println(FinalStatic.A);     
    }     
    
}    
 
结果是只打印出了8，证明类并没有初始化。反编译源码发现class里面的内容是
public static final int A = 8;
也就是说编译器很智能的、在编译的时候自己就能算出4+4是8，是一个固定的数字。没有什么未知的因素在里面。
将代码稍微改一下
public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);//静态final变量在编译时不定的情况
//思考　什么是常量？　什么样的静态变量被放进常量池？　
//java文件编译成class　再编译成本机可执行的代码。
同时分析下　:
用final修饰就是代表常量，当常量被设定后，一般情况下就不允许再进行更改
public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);（变量，类常亮）（JVM编译阶段，不会进入常量池）
public final int A = 4 + new Random().nextInt(10);（变量，对象常量）（JVM编译阶段，不会进入常量池）
public final int A = 4 + 4;（恒量，无论程序运行多少次，。值都不变）（JVM编译阶段，会进入常量池）
 
这个时候静态块就执行了，证明类初始化了。在静态final变量在编译时不定的情况下。如果客户程序这个时候访问了该类的静态变量，那就会对类进行初始化，所以尽量静态final变量尽量没什么可变因素在里面1，否则性能会有所下降。

    

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