Java static关键字详细解析

2022-11-13 15:11:54 关键字 解析 详细

static目的

java中的static关键字主要用于内存管理。

static范围

使用范围：java static关键字可以用在变量、方法、代码块和嵌套类中。

作用范围：static关键字属于类，而不是类的实例。

静态(static)修饰

  • 变量、方法：称为类变量/方法、静态变量/方法；修饰变量或方法，表示这个变量/方法属于这个类，而不属于单个对象
  • 代码块：称为静态代码块；修饰代码块，表示该代码块为静态代码块
  • 嵌套类：称为静态内部类；修饰内部类，表示该类为静态内部类。可用于实现单例模式。
  • 可用于修饰import，进行静态导包，导入类中所有静态方法。最常见的使用场景是在JUnit进行单元测试时。

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，加载类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。
  • 静态变量的好处：它能使程序存储器高效(即它节省内存)。

静态方法

同成员变量，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：

静态方法，属于类，而不属于类的对象。

  • 它通过类直接被调用，无需创建类的对象。
  • 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；
  • 静态方法中，可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。
  • 同this 关键字，super 关键字也与类的实例相关，静态方法中不能使用 super 关键字。

实例方法，可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。

静态方法与静态变量好处：

  • 属于类级别，无需创建对象就即可直接使用，使用方便。
  • 全局唯一，内存中唯一，静态变量可以唯一标识某些状态。
  • 类加载时候初始化，常驻在内存，调用快捷方便。

静态方法与静态变量缺点：

  • 静态方法不能调用非静态的方法和变量。 
  • 不能使用this和super关键字。

静态方法与静态变量适用场景：

  • 静态方法，最适合工具类中方法的定义；比如文件操作，日期处理方法等。
  • 静态方法，适合入口方法定义；比如单例模式，因从外部拿不到构造函数，所以定义一个静态的方法获取对象非常有必要。
  • 静态变量适合全局变量的定义；举例：用一个布尔型静态成员变量做控制标志。

静态代码块

定义：静态代码块，是 Java 类中的 static{ } 修饰的代码。

作用：用于类初始化时，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，有点类似于一个方法，但不可以存在于任何方法体内。

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，将只需要进行一次初始化的操作放在 static 代码块。

类中含多个静态代码块，Java虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行，且都执行一次。

同静态代码块与静态，不能直接访问类的实例变量和实例方法，需通过类的对象访问。

静态类

java中一个类要被声明为static的，只有一种情况，就是静态内部类（内嵌类）。如在外部类声明为static的，程序会编译都不会通过。

  • 1、静态内部类，跟静态方法一样，只能访问静态成员变量和方法，不能访问非静态方法和属性。
  • 2、普通内部类，可以访问任意外部类的成员变量和方法。
  • 3、静态内部类，可以声明普通成员变量和方法，而普通内部类不能声明static成员变量和方法。 
  • 4、静态内部类，可以单独初始化。

可用于实现单例模式。

public class StaticSingleton {
    
    private static class SingletonHolder {  // 通过静态内部类持有实例
        private static final StaticSingleton INSTANCE = new StaticSingleton();
    }

    private StaticSingleton() { }   // 用private隐藏构造方法

    public static StaticSingleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

static变量存储在方法区（Method Area）

方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间。

静态变量（static）、常量（final）、类信息(构造方法、接口定义)（Class）、运行时的常量池存在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关。

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