Java中的static关键字解析

Posted 2020-08-14

一.static关键字的用途

　　在《Java编程思想》P86页有这样一段话：

　　“static方法就是没有this的方法。在static方法内部不能调用非静态方法，反过来是可以的。而且可以在没有创建任何对象的前提下，仅仅通过类本身来调用static方法。这实际上正是static方法的主要用途。”

　　这段话虽然只是说明了static方法的特殊之处，但是可以看出static关键字的基本作用，简而言之，一句话来描述就是：

　　方便在没有创建对象的情况下来进行调用（方法/变量）。

　　很显然，被static关键字修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问，只要类被加载了，就可以通过类名去进行访问。

　　static可以用来修饰类的成员方法、类的成员变量，另外可以编写static代码块来优化程序性能

1）static方法　　

　　static方法一般称作静态方法，由于静态方法不依赖于任何对象就可以进行访问，因此对于静态方法来说，是没有this的，因为它不依附于任何对象，既然都没有对象，就谈不上this了。并且由于这个特性，在静态方法中不能访问类的非静态成员变量和非静态成法，因为非静态成员方法/变量都是必须依赖具体的对象才能够被调用。

　　但是要注意的是，虽然在静态方法中不能访问非静态成员方法和非静态成员变量，但是在非静态成员方法中是可以访问静态成员方法/变量的。举个简单的例子：

　　在上面的代码中，由于print2方法是独立于对象存在的，可以在print1()中直接通过类名调用，在print2()中直接调用print1()则会报错，str1、str2的调用也是同样的道理。

　　假如说可以在静态方法中访问非静态方法/变量的话，那么如果在main方法中有下面一条语句：

　　MyObject.print2();

　　此时对象都没有，str2根本就不存在，所以就会产生矛盾了。同样对于方法也是一样，由于你无法预知在print1方法中是否访问了非静态成员变量，所以也禁止在静态成员方法中访问非静态成员方法。

　　而对于非静态成员方法，它访问静态成员方法/变量显然是毫无限制的。

　　因此，如果说想在不创建对象的情况下调用某个方法，就可以将这个方法设置为static。我们最常见的static方法就是main方法，至于为什么main方法必须是static的，现在就很清楚了。因为程序在执行main方法的时候没有创建任何对象，因此只有通过类名来访问。

　　另外记住，即使没有显示地声明为static，类的构造器实际上也是静态方法。

2）static变量

　　static变量也称作静态变量，静态变量和非静态变量的区别是：静态变量被所有的对象所共享，在内存中只有一个副本，它当且仅当在类初次加载时会被初始化。而非静态变量是对象所拥有的，在创建对象的时候被初始化，存在多个副本，各个对象拥有的副本互不影响。

　　static成员变量的初始化顺序按照定义的顺序进行初始化。

 

3）static代码块

　　static关键字还有一个比较关键的作用就是 用来形成静态代码块以优化程序性能。static块可以置于类中的任何地方，类中可以有多个static块。在类初次被加载的时候，会按照static块的顺序来执行每个static块，并且只会执行一次。

　　为什么说static块可以用来优化程序性能，是因为它的特性:只会在类加载的时候执行一次。下面看个例子:

 1 class Person{
 2     private Date birthDate;
 3      
 4     public Person(Date birthDate) {
 5         this.birthDate = birthDate;
 6     }
 7      
 8     boolean isBornBoomer() {
 9         Date startDate = Date.valueOf("1946");
10         Date endDate = Date.valueOf("1964");
11         return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
12     }
13 }

　　isBornBoomer用来判断这个人是否是1946-1964年出生的，而每次isBornBoomer被调用的时候，都会生成startDate和birthDate两个对象，造成了空间浪费，如果改成这样效率会更好：

 

class Person{
    private Date birthDate;
    private static Date startDate,endDate;
    static{
        startDate = Date.valueOf("1946");
        endDate = Date.valueOf("1964");
    }
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }
}

　　因此，很多时候会将一些只需要进行一次的初始化操作都放在static代码块中进行。

二.static关键字的误区

1.static关键字会改变类中成员的访问权限吗？

　　有些初学的朋友会将java中的static与C/C++中的static关键字的功能混淆了。在这里只需要记住一点：与C/C++中的static不同，Java中的static关键字不会影响到变量或者方法的作用域。在Java中能够影响到访问权限的只有private、public、protected（包括包访问权限）这几个关键字。看下面的例子就明白了：

　　提示错误"Person.age 不可视"，这说明static关键字并不会改变变量和方法的访问权限。

2.能通过this访问静态成员变量吗？

　　虽然对于静态方法来说没有this，那么在非静态方法中能够通过this访问静态成员变量吗？先看下面的一个例子，这段代码输出的结果是什么？

　　

 1 public class Main {　　
 2     static int value = 33;
 3  
 4     public static void main(String[] args) throws Exception{
 5         new Main().printValue();
 6     }
 7  
 8     private void printValue(){
 9         int value = 3;
10         System.out.println(this.value);
11     }
12 }

　　输出结果为 33

　　这里面主要考察队this和static的理解。this代表什么？this代表当前对象，那么通过new Main()来调用printValue的话，当前对象就是通过new Main()生成的对象。而static变量是被对象所享有的，因此在printValue中的this.value的值毫无疑问是33。在printValue方法内部的value是局部变量，根本不可能与this关联，所以输出结果是33。在这里永远要记住一点：静态成员变量虽然独立于对象，但是不代表不可以通过对象去访问，所有的静态方法和静态变量都可以通过对象访问（只要访问权限足够）

3.static能作用于局部变量么？

　　在C/C++中static是可以作用域局部变量的，但是在Java中切记：static是不允许用来修饰局部变量。不要问为什么，这是Java语法的规定。

三.常见的笔试面试题

　　下面列举一些面试笔试中经常遇到的关于static关键字的题目，仅供参考，如有补充欢迎下方留言。

1.下面这段代码的输出结果是什么？

 1 public class Test extends Base{
 2  
 3     static{
 4         System.out.println("test static");
 5     }
 6      
 7     public Test(){
 8         System.out.println("test constructor");
 9     }
10      
11     public static void main(String[] args) {
12         new Test();
13     }
14 }
15  
16 class Base{
17      
18     static{
19         System.out.println("base static");
20     }
21      
22     public Base(){
23         System.out.println("base constructor");
24     }
25 }

base static
test static
base constructor
test constructor

View Code

　　至于为什么是这个结果，我们先不讨论，先来想一下这段代码具体的执行过程，在执行开始，先要寻找到main方法，因为main方法是程序的入口，但是在执行main方法之前，必须先加载Test类，而在加载Test类的时候发现Test类继承自Base类，因此会转去先加载Base类，在加载Base类的时候，发现有static块，便执行了static块。在Base类加载完成之后，便继续加载Test类，然后发现Test类中也有static块，便执行static块。在加载完所需的类之后，便开始执行main方法。在main方法中执行new Test()的时候会先调用父类的构造器，然后再调用自身的构造器。因此，便出现了上面的输出结果。

2.这段代码的输出结果是什么？

 1 public class Test {
 2     Person person = new Person("Test");
 3     static{
 4         System.out.println("test static");
 5     }
 6      
 7     public Test() {
 8         System.out.println("test constructor");
 9     }
10      
11     public static void main(String[] args) {
12         new MyClass();
13     }
14 }
15  
16 class Person{
17     static{
18         System.out.println("person static");
19     }
20     public Person(String str) {
21         System.out.println("person "+str);
22     }
23 }
24  
25  
26 class MyClass extends Test {
27     Person person = new Person("MyClass");
28     static{
29         System.out.println("myclass static");
30     }
31      
32     public MyClass() {
33         System.out.println("myclass constructor");
34     }
35 }

test static
myclass static
person static
person Test
test constructor
person MyClass
myclass constructor

View Code

　　类似地，我们还是来想一下这段代码的具体执行过程。首先加载Test类，因此会执行Test类中的static块。接着执行new MyClass()，而MyClass类还没有被加载，因此需要加载MyClass类。在加载MyClass类的时候，发现MyClass类继承自Test类，但是由于Test类已经被加载了，所以只需要加载MyClass类，那么就会执行MyClass类的中的static块。在加载完之后，就通过构造器来生成对象。而在生成对象的时候，必须先初始化父类的成员变量，因此会执行Test中的Person person = new Person()，而Person类还没有被加载过，因此会先加载Person类并执行Person类中的static块，接着执行父类的构造器，完成了父类的初始化，然后就来初始化自身了，因此会接着执行MyClass中的Person person = new Person()，最后执行MyClass的构造器。

3.这段代码的输出结果是什么？

 1 public class Test {
 2      
 3     static{
 4         System.out.println("test static 1");
 5     }
 6     public static void main(String[] args) {
 7          
 8     }
 9      
10     static{
11         System.out.println("test static 2");
12     }
13 }

test static 1
test static 2

View Code

虽然在main方法中没有任何语句，但是还是会输出，原因上面已经讲述过了，加载即执行。另外，static块可以出现类中的任何地方（只要不是方法内部，记住，任何方法内部都不行），并且执行是按照static块的顺序执行的。