六、 static、final和常量设计

1. static

• static 静态的，Java中特殊的关键字
• 可作用在
  • 变量
  • 方法
  • 类
  • 匿名方法块
• 静态变量，类共有成员
  • static变量值依赖于类存在(通过类即可访问)，不依赖于对象实例存在
  • 所有的对象实例的静态变量都共享存储在一个共同的空间(栈)
• static方法
  • 静态方法也无需通过对象来引用，而通过类名可以直接引用
  • 在静态方法中，只能使用静态变量，不能使用非静态变量
  • 静态方法禁止引用非静态方法
• static块
  • 只在类第一次被加载是调用
  • 执行顺序：static块>匿名块>构造函数
  • 不建议编写代码块，不便于理解

2. 单例模式

• 又名单态模式，Singleton
• 限定某一个类在整个程序运行过程中，只能保留一个实例对象在内存空间
• 单例模式是GoF的23种设计模式中经典的一种，属于创建型模式类型
  • 设计模式：在软件开发过程中，经过验证的，用于解决在特定环境下的、重复出现的、特定问题的解决方案
• 保证一个类有且只有一个对象
  • 采用static来共享对象实例
  • 采用private构造函数，防止外界new操作

public class Singleton {
    private static Singleton obj = new Singleton(); //共享同一个对象
    private String content;
    
    private Singleton()  //确保只能在类内部调用构造函数
    {
        this.content = "abc";
    }
    
    public String getContent()  {
        return content;
    }
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }   
    
    public static Singleton getInstance()   {
        //静态方法使用静态变量
        //另外可以使用方法内的临时变量，但是不能引用非静态的成员变量
        return obj;
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        Singleton obj1 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(obj1.getContent());  //abc
        
        Singleton obj2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(obj2.getContent());  //abc
        
        obj2.setContent("def");
        System.out.println(obj1.getContent());
        System.out.println(obj2.getContent());
        
        System.out.println(obj1 == obj2); //true, obj1和obj2指向同一个对象
    }

}

3. final

• 可以用来修饰类、方法、字段
• final的类不能被继承
• 父类中final的方法，子类不能改写此方法
• final的变量，不能被再次赋值
  • 如果是基本类型的变量，不能修改其值
  • 如果是对象实例，那么不能修改其指针(但是可以修改对象内部的值)

4. 常量设计和常量池

常量设计：

• 常量：一种不会修改的变量
  • Java中没有constant关键字
  • 不能修改 final
  • 不会修改/只读/只要一份 static
  • 方便访问public
• Java中常量
  • public static final
  • 全大写，以连字符相连
• 一种特殊的常量：接口内定义的变量默认是常量

常量池：

• Java为很多基本类型的包装类/字符串都建立常量池
• 常量池：相同的值只存储一份，节省内存，共享访问
• 基本类型的包装类
  • Boolean，Byte，Short，Integer，Long，Character，Float，Double
  • Boolean: true, false
  • Byte: -128~127, Character: 0~127
  • Short, Int, Long: -128~127
  • Float，Double：没有常量池
• Java为常量字符串都建立常量池缓存机制
• 基本类型的包装类和字符串有两种创建方式
  • 常量式(字面量)赋值创建，放在栈内存(将被常量化)
  • new对象进行创建，放在堆内存(不会被常量化)
• Integer类
  • 基本类型和包装类比较，将对包装类自动拆箱
  • 对象比较，比较地址
  • 加法+会自动拆箱
• String类
  • 常量赋值和new创建不是同一个对象
  • 编译器之后优化确定的字符串，并缓存

5. 不可变对象和字符串

不可变对象(Immutable Object)

• 如何创建不可变对象：
  • immutable对象是不可改变，有改变，请clone/new一个对象进行修改
  • 所有的属性都是final和private的
  • 不提供setter方法
  • 类是final的，或者所有的方法都是final
  • 类中包含mutable对象，那么返回拷贝需要深度clone
• 优点：
  • 只读，线程安全
  • 并发读，提高性能
  • 可以重复使用
• 缺点
  • 制造垃圾，浪费空间
• 字符串是Java使用最多的类，是一种典型的不可变对象
  • String两种定义：常量赋值(栈分配内存)，new对象(堆分配内存)
  • 字符串内容比较：equals方法
  • 是否指向同一个对象：指针比较==
  • 修改字符串可采用StringBuffer(同步，线程安全，修改快速)和StringBuilder(不同步，线程不安全，修改更快)