Java關鍵字(三)——static

　　我們說Java是一種面向對象編程的語言，而對象是把數據及對數據的操作方法放在一起，作為一個相互依存的整體，對同類對象抽象出其共性，便是Java中的類，我們可以用類描述世間萬物，也可以說萬物皆對象。但是這里有個特殊的東西——static，它不屬於對象，那么為什么呢？

　　static 是Java的一個關鍵字，可以用來修飾成員變量、修飾成員方法、構造靜態代碼塊、實現靜態導包以及實現靜態內部類，下面我們來分別介紹。

1、修飾成員變量

　　用 static 修飾成員變量可以說是該關鍵字最常用的一個功能，通常將用 static 修飾的成員變量稱為類成員或者靜態成員，那么靜態成員和不用 static 修飾的非靜態成員有什么區別呢？

　　我們先看看不用 static 修飾的成員變量在內存中的構造。

package com.ys.bean;

/**
 * Create by YSOcean
 */
public class Person {
    private String name;
    private Integer age;

    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //get和set方法省略
}

　　首先，我們創建一個實體類 Person，有兩個屬性 name 和 age，都是普通成員變量（沒有用 static 關鍵字修飾），接着我們通過其構造方法創建兩個對象：

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

　　這兩個對象在內存中的存儲結構如下：

　　

　　由上圖可知，我們創建的兩個對象 p1 和 p2  存儲在堆中，但是其引用地址是存放在棧中的，而且這兩個對象的兩個變量互相獨立，我們修改任何一個對象的屬性值，是不改變另外一個對象的屬性值的。

　　下面我們將 Person 類中的 age 屬性改為由 static 關鍵字修飾：

package com.ys.bean;

/**
 * Create by YSOcean
 */
public class Person {
    private  String name;
    private static Integer age;

    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //get和set方法省略

}

　　同樣我們還是向上面一樣，創建 p1 和 p2 兩個對象，並打印這兩個對象，看看和上面打印的有啥區別呢？

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

　　我們發現第三行代碼打印的 p1 對象 age 屬性變為 20了，這是為什么呢？

　　

　　這是因為用在 jvm 的內存構造中，會在堆中開辟一塊內存空間，專門用來存儲用 static 修飾的成員變量，稱為靜態存儲區，無論我們創建多少個對象，用 static 修飾的成員變量有且只有一份存儲在靜態存儲區中，所以該靜態變量的值是以最后創建對象時設置該靜態變量的值為准，也就是由於 p1 先設置 age = 21，后來創建了 p2 對象，p2將 age 改為了20，那么該靜態存儲區的 age 屬性值也被修改成了20。

　　PS：在 JDK1.8 以前，靜態存儲區是存放在方法區的，而方法區不屬於堆，在 JDK1.8 之后，才將方法區干掉了，方法區中的靜態存儲區改為到堆中存儲。

　　總結：static 修飾的變量被所有對象所共享，在內存中只有一個副本。由於與對象無關，所以我們可以直接通過 類名.靜態變量 的方式來直接調用靜態變量。對應的非靜態變量是對象所擁有的，多少個對象就有多少個非靜態變量，各個對象所擁有的副本不受影響。

2、修飾修飾成員方法

　　用 static 關鍵字修飾成員方法也是一樣的道理，我們可以直接通過 類名.靜態方法名() 的方式來調用，而不用創建對象。

public class Person {
    private  String name;
    private static Integer age;

    public static void printClassName(){
        System.out.println("com.ys.bean.Person");
    }
    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //get和set方法省略

}

　　調用靜態方法：

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

3、靜態代碼塊

　　用 static 修飾的代碼塊稱為靜態代碼塊，靜態代碼塊可以置於類的任意一個地方（和成員變量成員方法同等地位，不可放入方法中），並且一個類可以有多個靜態代碼塊，在類初次載入內存時加載靜態代碼塊，並且按照聲明靜態代碼塊的順序來加載，且僅加載一次，優先於各種代碼塊以及構造函數。

　　關於靜態代碼塊、構造代碼塊、構造函數、普通代碼塊的區別可以參考我的這篇博客。

public class CodeBlock {
    static{
        System.out.println("靜態代碼塊");
    }
}

　　由於靜態代碼塊只在類載入內存時加載一次的特性，我們可以利用靜態代碼塊來優化程序性能，比如某個比較大配置文件需要在創建對象時加載，這時候為了節省內存，我們可以將該配置文件的加載時機放入到靜態代碼塊中，那么我們無論創建多少個對象時，該配置文件也只加載了一次。

4、靜態導包

　　用 static 來修飾成員變量，成員方法，以及靜態代碼塊是最常用的三個功能，靜態導包是 JDK1.5以后的新特性，用 import static 包名 來代替傳統的 import 包名 方式。那么有什么用呢？

　　比如我們創建一個數組，然后用 JDK 自帶的 Arrays 工具類的 sort 方法來對數組進行排序：

package com.ys.test;

import java.util.Arrays;
/**
 * Create by YSOcean
 */
public class StaticTest {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {3,4,2,8,1,9};
        Arrays.sort(arrays);
    }
}

　　我們可以看到，調用 sort 方法時，需要進行 import java.util.Arrays 的導包操作，那么變為靜態導包呢？

package com.ys.test;

import static java.util.Arrays.*;
/**
 * Create by YSOcean
 */
public class StaticTest {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays = {3,4,2,8,1,9};
        sort(arrays);
    }
}

　　我們可以看到第三行代碼的 import java.util.Arrays 變為了 import static  java.util.Arrays.*，意思是導入 Arrays 類中的所有靜態方法，當然你也可以將 * 變為某個方法名，也就是只導入該方法，那么我們在調用該方法時，就可以不帶上類名，直接通過方法名來調用（第 11 行代碼）。

　　靜態導包只會減少程序員的代碼編寫量，對於性能是沒有任何提升的（也不會降低性能，Java核心技術第10版卷1第148頁4.7.1章節類的導入有介紹），反而會降低代碼的可讀性，所以實際如何使用需要權衡。

5、靜態內部類

　　首先我們要知道什么是內部類，定義在一個類的內部的類叫內部類，包含內部類的類叫外部類，內部類用 static 修飾便是我們所說的靜態內部類。

　　定義內部類的好處是外部類可以訪問內部類的所有方法和屬性，包括私有方法和私有屬性。

　　訪問普通內部類，我們需要先創建外部類的對象，然后通過外部類名.new 創建內部類的實例。

package com.ys.bean;

/**
 * Create by hadoop
 */
public class OutClass {

    public class InnerClass{

    }
}

 

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

　　訪問靜態內部類，我們不需要創建外部類的對象，可以直接通過 外部類名.內部類名 來創建實例。

package com.ys.bean;

/**
 * Create by hadoop
 */
public class OutClass {

    public static class InnerClass{

    }
}

 

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

6、常見問題

　　①、靜態變量能存在於普通方法中嗎？

　　能。很明顯，普通方法必須通過對象來調用，靜態變量都可以直接通過類名來調用了，更不用說通過對象來調用，所以是可以存在於普通方法中的。

　　②、靜態方法能存在普通變量嗎？

　　不能。因為靜態方法可以直接通過類名來直接調用，不用創建對象，而普通變量是必須通過對象來調用的。那么將普通變量放在靜態方法中，在直接通過類來調用靜態方法時就會報錯。所以不能。

　　③、靜態代碼塊能放在方法體中嗎？

　　不能。首先我們要明確靜態代碼塊是在類加載的時候自動運行的。

　　普通方法需要我們創建對象，然后手工去調用方法，所靜態代碼塊不能聲明在普通方法中。

　　那么對於用 static 修飾的靜態方法呢？同樣也是不能的。因為靜態方法同樣也需要我們手工通過類名來調用，而不是直接在類加載的時候就運行了。

　　也就是說靜態代碼塊能夠自動執行，而不管是普通方法還是靜態方法都是需要手工執行的。

　　④、靜態導包會比普通導包消耗更多的性能？

　　不會。靜態導包實際上在編譯期間都會被編譯器進行處理，將其轉換成普通按需導包的形式，所以在程序運行期間是不影響性能的。

　　⑤、static 可以用來修飾局部變量嗎？

　　不能。不管是在普通方法還是在靜態方法中，static 關鍵字都不能用來修飾局部變量，這是Java的規定。稍微想想也能明白，局部變量的聲明周期是隨着方法的結束而結束的，因為static 修飾的變量是全局的，不與對象有關的，如果用 static 修飾局部變量容易造成理解上的沖突，所以Java規定 static 關鍵字不能用來修飾局部變量。