Java关键字之static

1 前言

static意思是静态的、全局的，在java中一旦被static修饰，说明被修饰的东西在一定范围内是共享的，谁都可以访问，这时候需要注意并发读写时的线程安全问题。被static关键字修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问，只要类被加载了，就可以通过类名去进行访问，这使得我们可以很方便的在没有创建对象的情况下来进行方法/变量的调用/访问。

2 修饰的对象

static 可以用来修饰变量、方法、内部类和代码块。

2.1 静态变量

使用 static 修饰的变量是属于类的，而不是属于对象的，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。
注意，static 关键字并不能修改变量的访问权限，也就是说 private 变量即使使用 static 关键字修饰，依然只能由本类及本类的对象访问，而用 static 关键字修饰的 public 变量可以被任何类直接访问，而无需初始化类，直接使用类名.static变量这种形式访问即可。
在使用多个线程对静态变量进行读写时，需要注意它的线程安全问题，比如对于public static List list = new ArrayList();这样的共享变量在并发环境下进行读写时就会产生线程安全问题，这时我们可以使用线程安全的 CopyOnWriteArrayList 或者在读写时手动进行加锁来保证多线程读写下的线程安全。
静态变量在字节码层面是使用访问标志位来进行标识的，如下图所示：

static变量的访问标志位

也就是说，在类加载时，JVM会通过class文件中的访问标志位来判断某个变量是否为静态变量。

2.2 静态方法

和静态变量一样，静态方法也可以不依赖于任何对象就直接进行访问，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，而 this 本身就是个对象。由于这个特性，在静态方法中不能访问类的非静态成员变量和非静态成员方法，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/访问的，而反过来，非静态成员方法是可以调用/访问静态成员方法/变量的。
static 方法内部的变量在执行时是没有线程安全问题的。方法执行时，数据运行在栈里面，栈里面的数据每个线程都是隔离开的，所以不会有线程安全的问题。
static 方法在字节码层面是使用一个ACC_STATIC的标志位来进行标识的，如下图所示：

static方法的标志位

2.3 静态内部类

普通类是不允许声明为静态的，只有内部类才可以，使用 static 修饰的内部类可以直接由外部类来创建和访问，而没有用 static 修饰的内部类则必须要先实例化一个外部类的对象，再通过外部类的对象来创建内部类的实例。

2.4 静态代码块

static 关键字还可以修饰代码块用于在类启动之前，初始化一些值。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。在静态代码块中只能调用同样被 static 修饰的变量，并且 static 的变量需要写在静态块的前面，不然编译会报错。
和 static 方法一样，静态代码块在字节码层面使用一个ACC_STATIC的标志位来进行标识。

3 初始化时机

我们通过一个演示程序来测试一下被 static 修饰的类变量、代码块和方法的初始化时机：

public class Parent {

    private static List parentList = new ArrayList(){{
        System.out.println("父类静态变量初始化");
    }};

    static {
        System.out.println("父类静态代码块初始化");
    }

    public Parent() {
        System.out.println("父类构造器初始化");
    }

    public static void testStatic() {
        System.out.println("父类静态方法被调用");
    }

}

public class Child extends Parent {

    static {
        System.out.println("子类静态代码块初始化");
    }

    private static List childList = new ArrayList(){{
        System.out.println("子类静态变量初始化");
    }};

    public Child() {
        System.out.println("子类构造器初始化");
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(" main 方法执行");
        new Child();
    }

}

运行程序，发现打印的结果是：

父类静态变量初始化
父类静态代码块初始化
子类静态代码块初始化
子类静态变量初始化
 main 方法执行
父类构造器初始化
子类构造器初始化

因此，我们可以得出以下结论：

父类的静态变量和静态代码块比子类优先初始化；
静态变量和静态块比类构造器优先初始化；
静态变量和静态代码块按照定义的顺序依次进行初始化；
被 static 修饰的方法，在类初始化的时候并不会执行，只有当自己被调用时，才会被执行。

4 面试题

如何证明 static 静态变量和类无关？

不需要初始化类就可直接使用静态变量；
在类中写个 main 方法运行，即便不写初始化类的代码，静态变量都会自动初始化；
静态变量只会初始化一次，初始化完成之后，不管再 new 多少个类出来，静态变量都不会再初始化了。