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  • 【面试】java什么时候要用static

    static关键字是在我们编写代码和阅读代码时碰到的常见的一个关键字,在学习java基础时就学过了,这也是各大公司的面试官喜欢在面试时问到的知识点之一。虽然大概知道是什么,但完整的表达出来还是有点难度,容易遗漏一些地方,所以做一下整理。

    在类中,使用 static 修饰符修饰的属性(成员变量)称为静态变量,也可以称为类变量,常量称为静态常量,方法称为静态方法或类方法,它们统称为静态成员,归整个类所有。静态成员不依赖于类的特定实例,被类的所有实例共享,就是说 static 修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问,只要这个类被加载,Java 虚拟机就可以根据类名找到它们。
    调用静态成员的语法形式如下:

    类名.静态成员

    注意:
    static 修饰的成员变量和方法,从属于类。
    普通变量和方法从属于对象。
    静态方法不能调用非静态成员,编译会报错。

    静态变量

    类的成员变量可以分为以下两种:
    静态变量(或称为类变量),指被 static 修饰的成员变量。
    实例变量,指没有被 static 修饰的成员变量。

    静态变量与实例变量的区别如下:

    1)静态变量
    运行时,Java 虚拟机只为静态变量分配一次内存,在加载类的过程中完成静态变量的内存分配。
    在类的内部,可以在任何方法内直接访问静态变量。
    在其他类中,可以通过类名访问该类中的静态变量。

    2)实例变量
    每创建一个实例,Java 虚拟机就会为实例变量分配一次内存。
    在类的内部,可以在非静态方法中直接访问实例变量。
    在本类的静态方法或其他类中则需要通过类的实例对象进行访问。

    静态变量在类中的作用如下:
    静态变量可以被类的所有实例共享,因此静态变量可以作为实例之间的共享数据,增加实例之间的交互性。
    如果类的所有实例都包含一个相同的常量属性,则可以把这个属性定义为静态常量类型,从而节省内存空间。例如,在类中定义一个静态常量 PI。
    public static double PI = 3.14159256;

    例 1
    创建一个带静态变量的类,然后在 main() 方法中访问该变量并输出结果。

    public class StaticVar {
        public static String str1 = "Hello";
        public static void main(String[] args) {
            String str2 = "World!";
            // 直接访问str1
            String accessVar1 = str1+str2;
            System.out.println("第 1 次访问静态变量,结果为:"+accessVar1);
            // 通过类名访问str1
            String accessVar2 = StaticVar.str1+str2;
            System.out.println("第 2 次访问静态变量,结果为:"+accessVar2);
            // 通过对象svt1访问str1
            StaticVar svt1 = new StaticVar();
            svt1.str1 = svt1.str1+str2;
            String accessVar3 = svt1.str1;
            System.out.println("第3次访向静态变量,结果为:"+accessVar3);
            // 通过对象svt2访问str1
            StaticVar svt2 = new StaticVar();
            String accessVar4 = svt2.str1+str2;
            System.out.println("第 4 次访问静态变量,结果为:"+accessVar4);
        }
    }
    

    运行该程序后的结果如下所示。

    第 1 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
    第 2 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
    第 3 次访向静态变量,结果为:HelloWorld!
    第 4 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!World!
    

    从运行结果可以看出,在类中定义静态的属性(成员变量),在 main() 方法中可以直接访问,也可以通过类名访问,还可以通过类的实例对象来访问。

    注意:静态变量是被多个实例所共享的。

    静态方法

    与成员变量类似,成员方法也可以分为以下两种:
    静态方法(或称为类方法),指被 static 修饰的成员方法。
    实例方法,指没有被 static 修饰的成员方法。

    静态方法与实例方法的区别如下:
    静态方法不需要通过它所属的类的任何实例就可以被调用,因此在静态方法中不能使用 this 关键字,也不能直接访问所属类的实例变量和实例方法,但是可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。另外,和 this 关键字一样,super 关键字也与类的特定实例相关,所以在静态方法中也不能使用 super 关键字。
    在实例方法中可以直接访问所属类的静态变量、静态方法、实例变量和实例方法。
    例 2
    创建一个带静态变量的类,添加几个静态方法对静态变量的值进行修改,然后在 main( ) 方法中调用静态方法并输出结果。

    public class StaticMethod {
        public static int count = 1;    // 定义静态变量count
        public int method1() {    
            // 实例方法method1
            count++;    // 访问静态变量count并赋值
            System.out.println("在静态方法 method1()中的 count="+count);    // 打印count
            return count;
        }
        public static int method2() {    
            // 静态方法method2
            count += count;    // 访问静态变量count并赋值
            System.out.println("在静态方法 method2()中的 count="+count);    // 打印count
            return count;
        }
        public static void PrintCount() {    
            // 静态方法PrintCount
            count += 2;
            System.out.println("在静态方法 PrintCount()中的 count="+count);    // 打印count
        }
        public static void main(String[] args) {
            StaticMethod sft = new StaticMethod();
            // 通过实例对象调用实例方法
            System.out.println("method1() 方法返回值 intro1="+sft.method1());
            // 直接调用静态方法
            System.out.println("method2() 方法返回值 intro1="+method2());
            // 通过类名调用静态方法,打印 count
            StaticMethod.PrintCount();
        }
    }
    

    运行该程序后的结果如下所示。

    在静态方法 method1()中的 count=2
    method1() 方法返回值 intro1=2
    在静态方法 method2()中的 count=4
    method2() 方法返回值 intro1=4
    在静态方法 PrintCount()中的 count=6
    

    在该程序中,静态变量 count 作为实例之间的共享数据,因此在不同的方法中调用 count,值是不一样的。从该程序中可以看出,在静态方法 method1() 和 PrintCount() 中是不可以调用非静态方法 method1() 的,而在 method1() 方法中可以调用静态方法 method2() 和 PrintCount()。

    在访问非静态方法时,需要通过实例对象来访问,而在访问静态方法时,可以直接访问,也可以通过类名来访问,还可以通过实例化对象来访问。

    静态代码块

    静态代码块指 Java 类中的 static{ } 代码块,主要用于初始化类,为类的静态变量赋初始值,提升程序性能。

    静态代码块的特点如下:
    静态代码块类似于一个方法,但它不可以存在于任何方法体中。
    静态代码块可以置于类中的任何地方,类中可以有多个静态初始化块。
    Java 虚拟机在加载类时执行静态代码块,所以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。
    如果类中包含多个静态代码块,则 Java 虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行它们,每个静态代码块只会被执行一次。
    静态代码块与静态方法一样,不能直接访问类的实例变量和实例方法,而需要通过类的实例对象来访问。
    例 3
    编写一个 Java 类,在类中定义一个静态变量,然后使用静态代码块修改静态变量的值。最后在 main() 方法中进行测试和输出。

    public class StaticCode {
        public static int count = 0;
        {
            count++;
            System.out.println("非静态代码块 count=" + count);
        }
        static {
            count++;
            System.out.println("静态代码块1 count=" + count);
        }
        static {
            count++;
            System.out.println("静态代码块2 count=" + count);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("*************** StaticCode1 执行 ***************");
            StaticCode sct1 = new StaticCode();
            System.out.println("*************** StaticCode2 执行 ***************");
            StaticCode sct2 = new StaticCode();
        }
    }
    

    如上述示例,为了说明静态代码块只被执行一次,特地添加了非静态代码块作为对比,并在主方法中创建了两个类的实例对象。上述示例的执行结果为:

    静态代码块1 count=1
    静态代码块2 count=2
    *************** StaticCode1 执行 ***************
    非静态代码块 count=3
    *************** StaticCode2 执行 ***************
    非静态代码块 count=4
    

    上述代码中 { } 代码块为非静态代码块,非静态代码块是在创建对象时自动执行的代码,不创建对象不执行该类的非静态代码块。代码域中定义的变量都是局部的,只有域中的代码可以调用。

    常见误区

    (以下转自: https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3799052.html
    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?

    public class Main {  
       static int value = 33;
    
       public static void main(String[] args) throws Exception{
           new Main().printValue();
       }
    
       private void printValue(){
           int value = 3;
           System.out.println(this.value);
       }
    }
    
    \输出结果
    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。

      具体原因可以参考这篇博文的讨论:http://www.debugease.com/j2se/178932.html

    常见面试题

    1.下面这段代码的输出结果是什么?

    public class Test extends Base{
        static{
            System.out.println("test static");
        }    
        public Test(){
            System.out.println("test constructor");
        }   
        public static void main(String[] args) {
            new Test();
        }
    }
     
    class Base    
        static{
            System.out.println("base static");
        }
        public Base(){
            System.out.println("base constructor");
        }
    }
    

    输出结果

    base static
    test static
    base constructor
    test constructor
    

    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?

    public class Test {
        Person person = new Person("Test");
        static{
            System.out.println("test static");
        }
         
        public Test() {
            System.out.println("test constructor");
        }
         
        public static void main(String[] args) {
            new MyClass();
        }
    }
     
    class Person{
        static{
            System.out.println("person static");
        }
        public Person(String str) {
            System.out.println("person "+str);
        }
    }
     
     
    class MyClass extends Test {
        Person person = new Person("MyClass");
        static{
            System.out.println("myclass static");
        }
         
        public MyClass() {
            System.out.println("myclass constructor");
        }
    }
    

    输出结果

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

    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?

    public class Test {
         
        static{
            System.out.println("test static 1");
        }
        public static void main(String[] args) {
             
        }
         
        static{
            System.out.println("test static 2");
        }
    }
    

    输出结果

    test static 1
    test static 2
    

     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。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。

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