Java关键字——static

Posted 2020-11-19 YSOcean

Java关键字(三)——static

　　我们说Java是一种面向对象编程的语言，而对象是把数据及对数据的操作方法放在一起，作为一个相互依存的整体，对同类对象抽象出其共性，便是Java中的类，我们可以用类描述世间万物，也可以说万物皆对象。但是这里有个特殊的东西——static，它不属于对象，那么为什么呢？

　　static 是Java的一个关键字，可以用来修饰成员变量、修饰成员方法、构造静态代码块、实现静态导包以及实现静态内部类，下面我们来分别介绍。

1、修饰成员变量

　　用 static 修饰成员变量可以说是该关键字最常用的一个功能，通常将用 static 修饰的成员变量称为类成员或者静态成员，那么静态成员和不用 static 修饰的非静态成员有什么区别呢？

　　我们先看看不用 static 修饰的成员变量在内存中的构造。

 1 package com.ys.bean;
 2 
 3 /**
 4  * Create by YSOcean
 5  */
 6 public class Person {
 7     private String name;
 8     private Integer age;
 9 
10     public Person(String name, Integer age) {
11         this.name = name;
12         this.age = age;
13     }
14 
15     @Override
16     public String toString() {
17         return "Person{" +
18                 "name=\'" + name + \'\\\'\' +
19                 ", age=" + age +
20                 \'}\';
21     }
22     //get和set方法省略
23 }

View Code

　　首先，我们创建一个实体类 Person，有两个属性 name 和 age，都是普通成员变量（没有用 static 关键字修饰），接着我们通过其构造方法创建两个对象：

1 Person p1 = new Person("Tom",21);
2 Person p2 = new Person("Marry",20);
3 System.out.println(p1.toString());//Person{name=\'Tom\', age=21}
4 System.out.println(p2.toString());//Person{name=\'Marry\', age=20}

　　这两个对象在内存中的存储结构如下：

　　

　　由上图可知，我们创建的两个对象 p1 和 p2  存储在堆中，但是其引用地址是存放在栈中的，而且这两个对象的两个变量互相独立，我们修改任何一个对象的属性值，是不改变另外一个对象的属性值的。

　　下面我们将 Person 类中的 age 属性改为由 static 关键字修饰：

 1 package com.ys.bean;
 2 
 3 /**
 4  * Create by YSOcean
 5  */
 6 public class Person {
 7     private  String name;
 8     private static Integer age;
 9 
10     public Person(String name, Integer age) {
11         this.name = name;
12         this.age = age;
13     }
14 
15     @Override
16     public String toString() {
17         return "Person{" +
18                 "name=\'" + name + \'\\\'\' +
19                 ", age=" + age +
20                 \'}\';
21     }
22     //get和set方法省略
23 
24 }

View Code

　　同样我们还是向上面一样，创建 p1 和 p2 两个对象，并打印这两个对象，看看和上面打印的有啥区别呢？

1 Person p1 = new Person("Tom",21);
2 Person p2 = new Person("Marry",20);
3 System.out.println(p1.toString());//Person{name=\'Tom\', age=20}
4 System.out.println(p2.toString());//Person{name=\'Marry\', age=20}

　　我们发现第三行代码打印的 p1 对象 age 属性变为 20了，这是为什么呢？

　　

　　这是因为用在 jvm 的内存构造中，会在堆中开辟一块内存空间，专门用来存储用 static 修饰的成员变量，称为静态存储区，无论我们创建多少个对象，用 static 修饰的成员变量有且只有一份存储在静态存储区中，所以该静态变量的值是以最后创建对象时设置该静态变量的值为准，也就是由于 p1 先设置 age = 21，后来创建了 p2 对象，p2将 age 改为了20，那么该静态存储区的 age 属性值也被修改成了20。

　　PS：在 JDK1.8 以前，静态存储区是存放在方法区的，而方法区不属于堆，在 JDK1.8 之后，才将方法区干掉了，方法区中的静态存储区改为到堆中存储。

　　总结：static 修饰的变量被所有对象所共享，在内存中只有一个副本。由于与对象无关，所以我们可以直接通过 类名.静态变量 的方式来直接调用静态变量。对应的非静态变量是对象所拥有的，多少个对象就有多少个非静态变量，各个对象所拥有的副本不受影响。

2、修饰修饰成员方法

　　用 static 关键字修饰成员方法也是一样的道理，我们可以直接通过 类名.静态方法名() 的方式来调用，而不用创建对象。

 1 public class Person {
 2     private  String name;
 3     private static Integer age;
 4 
 5     public static void printClassName(){
 6         System.out.println("com.ys.bean.Person");
 7     }
 8     public Person(String name, Integer age) {
 9         this.name = name;
10         this.age = age;
11     }
12 
13     @Override
14     public String toString() {
15         return "Person{" +
16                 "name=\'" + name + \'\\\'\' +
17                 ", age=" + age +
18                 \'}\';
19     }
20     //get和set方法省略
21 
22 }

View Code

　　调用静态方法：

1 Person.printClassName();//com.ys.bean.Person

3、静态代码块

　　用 static 修饰的代码块称为静态代码块，静态代码块可以置于类的任意一个地方（和成员变量成员方法同等地位，不可放入方法中），并且一个类可以有多个静态代码块，在类初次载入内存时加载静态代码块，并且按照声明静态代码块的顺序来加载，且仅加载一次，优先于各种代码块以及构造函数。

　　关于静态代码块、构造代码块、构造函数、普通代码块的区别可以参考我的这篇博客。

1 public class CodeBlock {
2     static{
3         System.out.println("静态代码块");
4     }
5 }

　　由于静态代码块只在类载入内存时加载一次的特性，我们可以利用静态代码块来优化程序性能，比如某个比较大配置文件需要在创建对象时加载，这时候为了节省内存，我们可以将该配置文件的加载时机放入到静态代码块中，那么我们无论创建多少个对象时，该配置文件也只加载了一次。

4、静态导包

　　用 static 来修饰成员变量，成员方法，以及静态代码块是最常用的三个功能，静态导包是 JDK1.5以后的新特性，用 import static 包名 来代替传统的 import 包名 方式。那么有什么用呢？

　　比如我们创建一个数组，然后用 JDK 自带的 Arrays 工具类的 sort 方法来对数组进行排序：

 1 package com.ys.test;
 2 
 3 import java.util.Arrays;
 4 /**
 5  * Create by YSOcean
 6  */
 7 public class StaticTest {
 8 
 9     public static void main(String[] args) {
10         int[] arrays = {3,4,2,8,1,9};
11         Arrays.sort(arrays);
12     }
13 }

　　我们可以看到，调用 sort 方法时，需要进行 import java.util.Arrays 的导包操作，那么变为静态导包呢？

 1 package com.ys.test;
 2 
 3 import static java.util.Arrays.*;
 4 /**
 5  * Create by YSOcean
 6  */
 7 public class StaticTest {
 8 
 9     public static void main(String[] args) {
10         int[] arrays = {3,4,2,8,1,9};
11         sort(arrays);
12     }
13 }

　　我们可以看到第三行代码的 import java.util.Arrays 变为了 import static  java.util.Arrays.*，意思是导入 Arrays 类中的所有静态方法，当然你也可以将 * 变为某个方法名，也就是只导入该方法，那么我们在调用该方法时，就可以不带上类名，直接通过方法名来调用（第 11 行代码）。

　　静态导包只会减少程序员的代码编写量，对于性能是没有任何提升的（也不会降低性能，Java核心技术第10版卷1第148页4.7.1章节类的导入有介绍），反而会降低代码的可读性，所以实际如何使用需要权衡。

5、静态内部类

　　首先我们要知道什么是内部类，定义在一个类的内部的类叫内部类，包含内部类的类叫外部类，内部类用 static 修饰便是我们所说的静态内部类。

　　定义内部类的好处是外部类可以访问内部类的所有方法和属性，包括私有方法和私有属性。

　　访问普通内部类，我们需要先创建外部类的对象，然后通过外部类名.new 创建内部类的实例。

 1 package com.ys.bean;
 2 
 3 /**
 4  * Create by hadoop
 5  */
 6 public class OutClass {
 7 
 8     public class InnerClass{
 9 
10     }
11 }

 

1  * OuterClass oc = new OuterClass();
2  * OuterClass.InnerClass in = oc.new InnerClass();

　　访问静态内部类，我们不需要创建外部类的对象，可以直接通过 外部类名.内部类名 来创建实例。

 1 package com.ys.bean;
 2 
 3 /**
 4  * Create by hadoop
 5  */
 6 public class OutClass {
 7 
 8     public static class InnerClass{
 9 
10     }
11 }

 

1 OuterClass.StaticInnerClass sic = new OuterClass.StaticInnerClass();

6、常见问题

　　①、静态变量能存在于普通方法中吗？

　　能。很明显，普通方法必须通过对象来调用，静态变量都可以直接通过类名来调用了，更不用说通过对象来调用，所以是可以存在于普通方法中的。

　　②、静态方法能存在普通变量吗？

　　不能。因为静态方法可以直接通过类名来直接调用，不用创建对象，而普通变量是必须通过对象来调用的。那么将普通变量放在静态方法中，在直接通过类来调用静态方法时就会报错。所以不能。

　　③、静态代码块能放在方法体中吗？

　　不能。首先我们要明确静态代码块是在类加载的时候自动运行的。

　　普通方法需要我们创建对象，然后手工去调用方法，所静态代码块不能声明在普通方法中。

　　那么对于用 static 修饰的静态方法呢？同样也是不能的。因为静态方法同样也需要我们手工通过类名来调用，而不是直接在类加载的时候就运行了。

　　也就是说静态代码块能够自动执行，而不管是普通方法还是静态方法都是需要手工执行的。

　　④、静态导包会比普通导包消耗更多的性能？

　　不会。静态导包实际上在编译期间都会被编译器进行处理，将其转换成普通按需导包的形式，所以在程序运行期间是不影响性能的。

　　⑤、static 可以用来修饰局部变量吗？

　　不能。不管是在普通方法还是在静态方法中，static 关键字都不能用来修饰局部变量，这是Java的规定。稍微想想也能明白，局部变量的声明周期是随着方法的结束而结束的，因为static 修饰的变量是全局的，不与对象有关的，如果用 static 修饰局部变量容易造成理解上的冲突，所以Java规定 static 关键字不能用来修饰局部变量。