01.Java关键字与底层原理-static关键字

2018-08-28 本文已影响2人 Next_吴思成

1.static关键字

1.1.含义

static方法就是没有this的方法，在static方法的内部不能调用非静态的方法，反过来倒是可以。而且可以在没有创建任何对象的前提下，仅仅通过类本身来调用static方法，这实际上正是static方法的主要用途。^[1]
简单来说，就是不需要创建对象就能访问static修饰的方法，而static修饰的方法却不能直接调用非静态的方法。static关键字不仅仅能修饰方法，还可以修饰变量，那么引申开来，就是可以通过类直接访问由static修饰的变量。

当然这只是其中的两个应用的方向，static关键字不仅仅能修饰方法和变量，还可以修饰代码块、类以及做静态导包使用，这其中的含义将在用法当中解释。对于没有写static的关键字的构造方法，以及接口里面的变量，他们都是具有static特性的，也在下面做一并的描述。

1.2.用法与底层原理

1.2.1.static变量

用法

static变量，就是不需要创建对象，直接通过类就能访问的变量。访问的形式为 类名.变量名，在类加载的时候就完成初始化，内存当中只有一份，所有的对象都共享这一个变量。需要对象之间共享变量的时候使用。

public class Static{
  public static String staticVal = "static";
}
public class Main{
  public void method1() {
    System.out.println(Static.staticVal);
  }
}

底层原理

这是一个简化版的内存解释，Java的内存包含了栈、堆和静态存储区，栈主要是存放对象的应用，堆是放对象，而静态存储区主要是放一些方法和常量。那么，如果我们有以下的对象：

public class Person{
  public String name;
  public static Integer age;
}
public class Main{
  public static void main(String[] args) {
    Person person = new Person();
    person.name = "wusicheng";
    person.age = 18;
  }
}

那么他们在内存当中的分配情况如下图所示：

注意name和age存储位置的不同，name是存储存储到堆上面的，和对象绑定在一起，而age是Person类进行管理的，存储在静态存储区上面，不论建立多少个对象，都只指向这个一个地方。在类加载的时候，静态存储区中的内容已经初始化完成，所以在内存当中就只有这一份。

1.2.2.static方法

static方法就是可以使用 对象.方法名(方法参数...) 进行访问的方法，静态方法当中，不可以直接调用非静态的方法。具体的使用如下

public class Static{
  public void notStatic() {
    //todo
  }
  public static void staticMethod() {
    System.out.println("===静态方法===");
    notStatic();//error 不可以这么调用，会报错
  }
}
public class Main{
  public void method1() {
    Static.staticMethod();
  }
}

底层原理

略，后面进行补充。

1.2.3.static代码块

static静态代码块的作用是初始化一些静态变量使用的，在static代码块里面，可以调用静态变量方法。

public class Static{
  public static List<String> staticList = new ArrayList<>(2);
  static {
    staticList.add("static1");
    staticList.add("static2");
  }
}
public class Main{
  public void method1() {
    System.out.println(Static.staticList.get(0));
  }
}

底层原理

略，以后补充。

1.2.4.static类

static修饰类，只能够在静态内部类当中使用，所谓的静态内部类，就是在类里面套一层类，并且这个类是使用static修饰的。这样做可以把一个类隐藏到外部类里面，而且不需要内部类引用外围类对象。

public class Static{
  public static class InnerStaticClass {
    public void method() {
      System.out.println("===InnerStaticClass====");    
    }
  }
}
public class Main{
  public void method1() {
    Static.InnerStaticClass innerClass = new Static.InnerStaticClass();
  }
}

1.2.5.静态导包

静态导包是简化书写使用的，使用了静态导包之后，就可以直接使用相关的静态变量，静态方法，不需要使用类名.变量和类名.方法来进行调用，一般的使用场景是junit判断是否相等的情况下使用。

import static java.lang.Math.PI;
public void method() {
    System.out.println(PI);
}

1.2.6.接口当中的变量

接口当中可以定义成员变量，而且定义的成员变量一定是public static final的，但是在实际的书写过程中，可以把public static final给去掉，例如下面的两种写法是一样的。

public interface StaticInterface {
    String staticVal = "static val in interface";
    public static final String staticVal2 = "static val in interface";
}
public class Main {
    public void mehod() {
        /**接口当中的变量*/
        System.out.println(StaticInterface.staticVal);
        System.out.println(StaticInterface.staticVal2);
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Main().mehod();
    }
}

底层原理

略，后面补上。

1.3. 实际应用

static关键字，一般都是用在工具类里面，工具类只需要一套，载入内存的时候对这些变量和方法进行初始化就可以了，不需要每一次都创建对象，然后调用相应的变量和方法，否则会浪费过多的内存资源。但是，如果static的变量和方法太多，而这些变量和方法是在JVM关闭的时候才进行清理的，在就会造成内存的浪费，而且可以回导致内存溢出。

对于程序当中常用的变量，而且基本不需要变更的，也可以使用static关键字进行修饰然后使用static静态代码块进行初始化，那么程序在调用的时候就可以直接在内存中拿来就用，不需要再堆上面再分配空间，然后初始化成一样的数据，这样会降低效率而且会浪费内存。基于这个原因，JUnit使用@BeforeClass注解的方法，必须是static方法的原因就显而易见了，因为在单元测试当中，@BeforeClass是在单元测试载入时候初始化相关的数据使用的，而且这些数据是一整类都通用，那么让他们初始化到内存当中，用的时候直接调可以大大节约时间和空间。

1.4. 总结

static关键字修饰的会在类加载完成的时候就初始化到内存当中，直到JVM关闭；
static关键字修饰的变量和方法是通过"类名.变量"和"类名.方法"调用的；
static方法当中不能使用this，它是类管理的，不是对象管理的，同时也不能使用super；
接口里面的成员变量默认都是public static final的；
static关键字常用在工具类当中或者只需要初始化一次的方法上。

https://www.jianshu.com/p/92327e300a6e

来自《Java编程思想》 ↩