Java面试系列之static关键字

Java面试系列之static关键字

static概述
Java中的 static 关键字，主要是用来做内存管理的，static修饰的变量称之为静态变量，static修饰的方法称之为静态方法，static修饰的代码块叫做静态代码块。
static 可以修饰：
变量（即 class variable）
方法（即 class method）
代码块（即 block）
内部类（即 nested class）
凡是被 static 修饰的这四种元素，都属于class的元素，即类的，而不是类的实例的。

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1、静态变量
在声明变量的时候加上static 关键字，该变量即是静态变量，静态变量和非静态变量的区别是：静态变量被所有的对象所共享，在内存中只有一个副本，*它当且仅当在类初次加载时会被初始化*。而非静态变量是对象所拥有的，在创建对象的时候被初始化，存在多个副本，各个对象拥有的副本互不影响。
**PS：**Java的静态变量也叫做类变量，它开始于类的创建，结束于类的消亡。非静态变量叫做实例变量，它开始于类的实例的创建，结束于类的实例的消亡。
在《Java编程思想》有这样一段话：

“static方法就是没有this的方法。在static方法内部不能调用非静态方法，反过来是可以的。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。”

方便在没有创建对象的情况下来进行调用（方法/变量）。
另外一个好处在于内存利用率高，看下下面两个demo：

 class Student{  
     int No;  
     String name;  
     String college="CZC";  
}  

假设这个学校有500000000个学生，那么当每一个学生被创建的时候，都会初始化学号、姓名、学校，每个学生都有自己的学号和姓名，这样做没问题；但是每个学生的college字段都相同，如果每次都声明一遍的话，是比较耗内存的。这里的college变量其实是被该类的所有实例所共享的，因此可以将它声明为 static 的。

class Student{  
   int rollno;  
   String name;  
   static String college ="CZC";    
   Student(int r,String n){  
       rollno = r;  
       name = n;  
   }  
 void display (){
     System.out.println(rollno+" "+name+" "+college);
 }  
 public static void main(String args[]){  
     Student8 s1 = new Student8(111,"Karan");  
     Student8 s2 = new Student8(222,"Aryan");   
     s1.display();  
     s2.display();  
 }  
}

这个demo，静态变量分配在了方法区，堆中该类的所有实例共享方法区中的college。

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2、静态方法
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。

静态方法属于类而不是对象。
静态方法可以直接通过类名调用，而不需要创建类的对象。
静态方法可以修改静态变量，而非静态方法不可以。

PS：静态方法的两个注意点：
静态方法不能操作非静态变量，也不能调用非静态方法。（这个可以这样理解：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，而静态方法属于类，直接通过类名就可以调用，此时可能没有任何实例，更谈不上操作实例变量和调用实例方法了）
静态方法中不能使用 this 和 super 关键字。（道理同上）

为什么Java的main方法是static的？
为了使得在调用main方法之前不需要创建任何实例对象。

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3、静态代码块
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。

用来初始化静态变量。
在类加载时，在执行main方法之前执行相关操作。

 static{
2         System.out.println("");
4     }

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4、静态内部类
被static修饰的类，并且处于某个类的内部。

它可以访问外部类的静态成员，包括private成员。
它不能访问外部类的非静态成员。（原因前面说过）

class TestOuter1{  
  static int data=30;  
  static class Inner{  
   void msg(){
       System.out.println("data is "+data);}  
  }  
  public static void main(String args[]){  
      TestOuter1.Inner obj=new TestOuter1.Inner();  
      obj.msg();  
  }  
}

data is 30

main方法中创建了一个静态内部类的实例，并且调用了其msg() 方法。但是这里并没有创建外部类的实例，因为这里的Inner类是static的，并且可以访问外围类的static成员。如果把Inner之前的static去掉，那么这里要这样写：

TestStaticInnerClass.Inner obj=new TestStaticInnerClass().new Inner();

需要先创建外一个部类实例，然后才能创建内部类实例。静态内部类不仅高效利用内存，而且使得代码简洁。

以上内容参考了文章 https://www.cnblogs.com/HarrisonHao/p/6102343.html

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5、静态导包
静态导包就是java包的静态导入，用import static代替import静态导入包是JDK1.5中的新特性。一般我们导入一个类都用 import com…..ClassName；而静态导入是这样：import static com…..ClassName.;这里的多了个static，还有就是类名ClassName后面多了个.* ，意思是导入这个类里的静态方法。当然，也可以只导入某个静态方法，只要把 .* 换成静态方法名就行了。然后在这个类中，就可以直接用方法名调用静态方法，而不必用ClassName.方法名 的方式来调用。
好处：这种方法的好处就是可以简化一些操作，例如打印操作System.out.println(…);就可以将其写入一个静态方法print(…)，在使用时直接print(…)就可以了。但是这种方法建议在有很多重复调用的时候使用，如果仅有一到两次调用，不如直接写来的方便

当你想使用static成员时，可以使用静态导入（在API中的类和你自己的类上，都可以使用该特性）。下面是静态导入前后的代码实例：

在静态导入之前：

public class TestStatic {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println(Integer.toHexString(42));
    }
}

在静态导入之后：
import static java.lang.System.out;
import static java.lang.Integer.*;
public class TestStaticImport {
public static void main(String[] args) {
out.println(MAX_VALUE);
out.println(toHexString(42));
}
}
两个类都产生相同的输出：

2147483647
2a

让我们看一下使用静态导入特性的代码中将发生什么：
1、虽然该特性通常称为“静态导入”，但语法必须是import static，后面跟你想导入的static成员的完全限
定名称，或者通配符。在本例中，我们在System类的out对象上进行静态导入。
2、在本例中，我们可能想使用java.lang.Integer类的几个static成员。该静态导入语句使用通配符来表达“
我想在此类中的所有静态成员上进行静态导入”。
3、现在我们终于看到静态导入特性的好处！我们不必在System.out.println中键入System。太好了！另外，
我们不必在Integer.MAX_VALUE中键入Integer。因此，在这行代码中，我们能够将快捷方式用于静态方法和一
个常量。
4、最后，我们进行更多的快捷操作，这次针对Integer类的方法。
关于该特性，我们已经有点儿讽刺意味儿了，但不仅我们是这样的。我们不认为节省少量的击键次数会让代码
难于阅读一点，但许多开发人员要求将它添加到语言中。
下面是使用静态导入的几条原则：
你必须说import static， 不能说static import。
提防含糊不清的命名static成员。例如，如果你对Integer类和Long类执行了静态导入，引用MAX_VALUE将导致
一个编译器错误，因为Integer和Long都有一个MAX_VALUE常量，并且Java不会知道你在引用哪个MAX_VALUE。
你可以在static对象引用、常量（记住，它们是static 或final）和static方法上进行静态导入。