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static关键字讲解

shasha 2021年02月13日 编程语言 144 0

此文章很大部分转载于Java的架构师技术栈微信公众号,博主均测试通过

 

在平时开发当中,我们经常会遇见static关键字。这篇文章就把java中static关键字的使用方法的原理进行一个深入的分析。先给出这篇文章的大致脉络:

首先,描述了static关键字去修饰java类、方法、变量、代码块的方法

然后,从底层分析static关键字,

接下来,给出static的一些使用场景和案例

最后,对static进行一个总结,包括和普通变量的区分。

OK,开始今天的文章。

一、static关键字的基本用法

1、static关键字基本概念

我们可以一句话来概括:方便在没有创建对象的情况下来进行调用。

也就是说:被static关键字修饰的不需要创建对象去调用,直接根据类名就可以去访问。对于这个概念,下面根据static关键字的四个基本使用来描述。然后在下一部分再来去分析static的原理,希望你能认真读完。

2、static关键字修饰类

java里面static一般用来修饰成员变量或函数。但有一种特殊用法是用static修饰内部类,普通类是不允许声明为静态的,只有内部类才可以。下面看看如何使用。

public class StaticTest  { 
 
    //static关键字修饰内部类 
    public static class InnerClass{ 
        InnerClass(){ 
            System.out.println("====== 静态内部类======"); 
        } 
        public void InnerMethod() { 
            System.out.println("===== 静态内部方法====="); 
        } 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        //直接通过StaticTest类名访问静态内部类InnerClass 
        InnerClass inner=new StaticTest.InnerClass(); 
        //静态内部类可以和普通类一样使用 
        inner.InnerMethod(); 
    } 
}
看下结果

如果没有用static修饰InterClass,则只能new 一个外部类实例。再通过外部实例创建内部类。

3、static关键字修饰方法

修饰方法的时候,其实跟类一样,可以直接通过类名来进行调用:

public class StaticMethod { 
    public static void test() { 
        System.out.println("======= 静态方法===="); 
    }; 
    public static void main(String[] args) { 
        //方式一:直接通过类名 
        StaticMethod.test(); 
        //方式二: 
        StaticMethod fdd=new StaticMethod(); 
        fdd.test(); 
    } 
}
 

4、static关键字修饰变量

被static修饰的成员变量叫做静态变量,也叫做类变量,说明这个变量是属于这个类的,而不是属于是对象,没有被static修饰的成员变量叫做实例变量,说明这个变量是属于某个具体的对象的。

我们同样可以使用上面的方式进行调用变量:

public class StaticVar { 
    private static String name="java的架构师技术栈"; 
    public static void main(String[] args) { 
        //直接通过类名 
        String name = StaticVar.name; 
        System.out.println(name); 
    } 
}
 

5、static关键字修饰代码块

静态代码块在类第一次被载入时执行,在这里主要是想验证一下,类初始化的顺序。

  • 父类静态变量

  • 父类静态代码块

  • 子类静态变量

  • 子类静态代码块

  • 父类普通变量

  • 父类普通代码块

  • 父类构造函数

  • 子类普通变量

  • 子类普通代码块

  • 子类构造函数

代码验证一下:

首先我们定义一个父类

public class Father{ 
    //父类静态代码块 
    static{ 
        System.out.println("Father static"); 
    } 
    //父类构造函数 
    public Father(){ 
        System.out.println("Father constructor"); 
    } 
    { 
        System.out.println("Father normal"); 
    } 
}

然后定义一个子类

public class Son extends Father{ 
 
    //静态代码块 
    static{ 
        System.out.println("Son static"); 
    } 
 
    //构造方法 
    public Son(){ 
        System.out.println("Son constructor"); 
    } 
 
    { 
        System.out.println("Son normal"); 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        new Son(); 
    } 
}

看个结果

 

 

二、深入分析static关键字

上面我们只是描述了一下static关键字的基本使用场景,下面主要解析一下static关键字的深层原理。要理解static为什么会有上面的特性,首先我们还需要从jvm内存说起。我们先给出一张java的内存结构图,然后通过案例描述一下static修饰的变量存放在哪?

从上图我们可以发现,静态变量存放在方法区中,并且是被所有线程所共享的。这里要说一下java堆,java堆存放的就是我们创建的一个个实例变量。

堆区:存储的全部是对象,每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令)2、jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身

栈区:每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象),对象都存放在堆区中2、每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问。3、栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。

方法区:又叫静态区,跟堆一样,被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。

2、方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static变量。 

下面通过一个案例说明一下,从内存的角度来看,static关键字为什么会有这样的特性。

首先我们定义一个类

public class Person { 
    //静态变量 
    static String firstName; 
    String lastName; 
    public void showName(){ 
        System.out.println(firstName+lastName); 
    } 
     
    public static void main(String[] args) { 
        Person p =new Person(); 
        Person.firstName = "张"; 
        p.lastName="三"; 
        p.showName(); 
 
        Person p2 =new Person(); 
        Person.firstName="李"; 
        p2.lastName="四"; 
        p2.showName(); 
    } 
}

 

接下来我们从内存的角度出发,看看

 

 

从上面可以看到,我们的方法在调用的时候,是从方法区调用的,但是堆内存不一样,堆内存中的成员变量lastname是随着对象的产生而产生。随着对象的消失而消失。静态变量是所有线程共享的,所以不会消失。这也就能解释上面static关键字的真正原因。

下面对static关键字进行一个小结:

(1)特点:

  1、static是一个修饰符,用于修饰成员。(成员变量,成员函数)static修饰的成员变量 称之为静态变量或类变量。

  2、static修饰的成员被所有的对象共享。

  3、static优先于对象存在,因为static的成员随着类的加载就已经存在。

  4、static修饰的成员多了一种调用方式,可以直接被类名所调用,(类名.静态成员)。

  5、static修饰的数据是共享数据,对象中的存储的是特有的数据。

(2)成员变量和静态变量的区别:

  1、生命周期的不同:

    成员变量随着对象的创建而存在随着对象的回收而释放。

    静态变量随着类的加载而存在随着类的消失而消失。

  2、调用方式不同:

    成员变量只能被对象调用。

    静态变量可以被对象调用,也可以用类名调用。(推荐用类名调用)

  3、别名不同:

    成员变量也称为实例变量。

    静态变量称为类变量。

  4、数据存储位置不同:

    成员变量数据存储在堆内存的对象中,所以也叫对象的特有数据。

    静态变量数据存储在方法区(共享数据区)的静态区,所以也叫对象的共享数据。

(3)静态使用时需要注意的事项:

  1、静态方法只能访问静态成员。(非静态既可以访问静态,又可以访问非静态)

  2、静态方法中不可以使用this或者super关键字。

  3、主函数是静态的

OK,static关键字到这

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