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  • java中的static关键字解析

     一、static代表着什么

          同时被static修饰的成员变量和成员方法是独立于该类的,它不依赖于某个特定的实例变量,也就是说它被该类的所有实例共享。所有实例的引用都指向同一个地方,任何一个实例对其的修改都会导致其他实例的变化。

    复制代码
    public class User {
        private static int userNumber  = 0 ;
        
        public User(){
            userNumber ++;
        }
        
        public static void main(String[] args) {
            User user1 = new User();
            User user2 = new User();
            
            System.out.println("user1 userNumber:" + User.userNumber);
            System.out.println("user2 userNumber:" + User.userNumber);
        }
    }    
    ------------
    Output:
    user1 userNumber:2
    user2 userNumber:2
    复制代码

    二、怎么使用static

    static可以用于修饰成员变量和成员方法,我们将其称之为静态变量和静态方法,直接通过类名来进行访问。

          ClassName.propertyName

          ClassName.methodName(……)

    static修饰的代码块表示静态代码块,当JVM装载类的时候,就会执行这块代码,其用处非常大。

    1、static变量

          static修饰的变量我们称之为静态变量,没有用static修饰的变量称之为实例变量,他们两者的区别是:

          静态变量是随着类加载时被完成初始化的,它在内存中仅有一个,且JVM也只会为它分配一次内存,同时类所有的实例都共享静态变量,可以直接通过类名来访问它。但是实例变量则不同,它是伴随着实例的,每创建一个实例就会产生一个实例变量,它与该实例同生共死。

          所以我们一般在这两种情况下使用静态变量:对象之间共享数据、访问方便。

    复制代码
    public class TestStatic {
        
        public static int count = 0;
        
        public static void main(String[] args){
            TestStatic test1=new TestStatic();
            System.out.println(test1.count);
            TestStatic test2=new TestStatic();
            test2.count++;
            System.out.println(test1.count+" "+test2.count+" "+TestStatic.count);
        }
    }
    复制代码

    输出结果:

    0
    1 1 1

    可见,static变量并不是所在类的某个具体对象所有,而是该类的所有对象所共有的,静态变量既能被对象调用,也能直接拿类来调用。

     2、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员方法,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。
         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。
     
    总结一下,对于静态方法需要注意以下几点:
    (1)它们仅能调用其他的static 方法。
    (2)它们只能访问static数据。
    (3)它们不能以任何方式引用this 或super。

    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,可以直接用过类名调用。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。

    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:

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

         isBornBoomer是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:

    复制代码
    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; 
        } 
    } 
    复制代码

    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。

    三、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?

    复制代码
    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); 
        } 
    } 
    复制代码

    输出结果:33

         这里面主要考查对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。

    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。

    四、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

    1、下面这段代码的输出结果是什么?

    复制代码
    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"); 
        } 
    } 
    复制代码

    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?

    复制代码
    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"); 
        } 
    } 
    复制代码

    输出结果:

    复制代码
    test static
    myclass static
    person static
    person Test
    test constructor
    person MyClass
    myclass constructor
    复制代码

         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?

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

    运行结果:

    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。

    4、静态代码块的初始化顺序

    复制代码
    class Parent {
        static String name = "hello";
        {
            System.out.println("parent block");
        }
        static {
            System.out.println("parent static block");
        }
    
        public Parent() {
            System.out.println("parent constructor");
        }
    }
    
    class Child extends Parent {
        static String childName = "hello";
        {
            System.out.println("child block");
        }
        static {
            System.out.println("child static block");
        }
    
        public Child() {
            System.out.println("child constructor");
        }
    }
    
    public class TestStatic {
    
        public static void main(String[] args) {
            new Child();// 语句(*)
        }
    }
    复制代码

    问题:当执行完语句(*)时,打印结果是什么顺序?为什么?

    输出结果:

    parent static block
    child static block
    parent block
    parent constructor
    child block
    child constructor

    分析:当执行new Child()时,它首先去看父类里面有没有静态代码块,如果有,它先去执行父类里面静态代码块里面的内容,当父类的静态代码块里面的内容执行完毕之后,接着去执行子类(自己这个类)里面的静态代码块,当子类的静态代码块执行完毕之后,它接着又去看父类有没有非静态代码块,如果有就执行父类的非静态代码块,父类的非静态代码块执行完毕,接着执行父类的构造方法;父类的构造方法执行完毕之后,它接着去看子类有没有非静态代码块,如果有就执行子类的非静态代码块。子类的非静态代码块执行完毕再去执行子类的构造方法,这个就是一个对象的初始化顺序。

    总结:
    对象的初始化顺序:首先执行父类静态的内容,父类静态的内容执行完毕后,接着去执行子类的静态的内容,当子类的静态内容执行完毕之后,再去看父类有没有非静态代码块,如果有就执行父类的非静态代码块,父类的非静态代码块执行完毕,接着执行父类的构造方法;父类的构造方法执行完毕之后,它接着去看子类有没有非静态代码块,如果有就执行子类的非静态代码块。子类的非静态代码块执行完毕再去执行子类的构造方法。总之一句话,静态代码块内容先执行,接着执行父类非静态代码块和构造方法,然后执行子类非静态代码块和构造方法。

    注意:子类的构造方法,不管这个构造方法带不带参数,默认的它都会先去寻找父类的不带参数的构造方法。如果父类没有不带参数的构造方法,那么子类必须用supper关键子来调用父类带参数的构造方法,否则编译不能通过。

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