JavaSE之static关键字
不积跬步无以至千里，不积小流无已成江海
一、认识static
我们在学习一个关键字时，首先要关注这个关键字有什么用？我们为什么要学习它？
这里给大家先介绍一下static都会出现在我们日常项目的哪些位置。
static主要会出现在工具类和测试类当中，这里讲一下什么是JavaBean类、工具类和测试类。
1、JavaBean类：用来描述一类事物的类，比如Student类、Teacher类、Dog类、Cat类等。
2、工具类：不是用来描述一类事物的类，主要是用来执行某种方法，像是Sum（求和一类的操作）类等。
3：测试类：测试一些类写的是否正确的，带有main方法的类，是程序的入口。
static关键字会有如下的使用场景。
1、静态变量：用static修饰过的变量被称为静态变量。
2、静态方法：用static修饰过的方法被称为静态方法。
3、main方法：这个我们学习过程中最常写的一个方法，必须要加这个关键字。
4、静态代码块：用static修饰过的代码块，被称为静态代码块（本文先不讲静态代码块，这个留到后续代码块章节详细讲）。
上述这些是我们编码时常见的使用情况，下面我给大家详细讲解一下，在static修饰下的代码会有哪些特点和作用。
二、使用static
1、静态变量
（1）特点
a、static修饰的成员变量，会被该类的所有对象共享。
b、static修饰的成员变量，不属于对象，属于类。
c、static修饰的成员变量，随着类的加载而加载、优先于对象存在。
（2）调用方式
a、static修饰的成员变量，可以使用类名调用（推荐）。
b、static修饰的成员变量，可以被对象调用。
（3）案例及原理
看了我上面总结的特点和调用方式，新学的小伙伴可能会问，这说的都是什么啊，说了又好像没说（来被八股文的可以跳过我讲的案例和原理，不过我感觉原理挺重要的，面试可能会问），所以我在这里给大家写个案例，并且附带一下原理讲解。
先看一下我写的案例代码：
学生类：
public class Student {
private String name;
private int age;
public static String teacher;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
学生测试类：
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student();
student1.setName("小明");
student1.setAge(10);
//使用对象调用
student1.teacher = "麦芒疯狂生长！";
System.out.println(student1.getName() + student1.getAge() + student1.teacher);
//使用类调用
Student.teacher = "JavaSe";
Student student2 = new Student();
student2.setName("小华");
student2.setAge(11);
System.out.println(student2.getName() + student2.getAge() + student2.teacher);
Student student3 = new Student();
student3.setName("小美");
student3.setAge(10);
System.out.println(student3.getName() + student3.getAge() + student3.teacher);
}
}
运行效果：
我写了一段非常简单的代码，想要说明关于static在声明静态变量时的特点、调用方式和原理。
static修饰的成员变量，会被该类的所有对象共享：
看我这个代码里的使用类调用那句代码，是不是一旦修改成teacher为“JavaSe”，下面的对象只要调用teacher这个成员变量都会变成JavaSe，其实这还不是最直观的，这里我建议大家去试一下，我将上图的部分代码改为我下面的代码，你再运行一下。
//使用类调用
Student.teacher = "JavaSe";
Student student2 = new Student();
student2.setName("小华");
student2.setAge(11);
student2.teacher = "1111";运行结果:
是不是这个结果就改变啦，就是我们正常的成员变量，以对象的方式赋值，它只会对所属的对象的属性值改变，而不是针对该类的所有对象，但是这个静态变量使用对象去调用，做出修改，作用的依旧是该类。 这也就是我们说的static修饰的成员变量，会被该类的所有对象共享。（原理部分我会结合这些特点一起讲）
static修饰的成员变量，不属于对象，属于类：
看了上述的代码实例和讲解，会很容易理解这一特点，当我们对象使用时，修改的是关于这一个类的成员变量，也就是说别的对象使用这个值时，也会跟着改变，所以静态成员变量不属于对象，属于类。
static修饰的成员变量，随着类的加载而加载、优先于对象存在：
这一特点我们用实例很难直观的看出，所以这里讲一下静态变量在程序运行时的原理：
当我们执行一个程序时，会先将main方法加入到栈内存，同时系统也会加载各个类，这个时候静态成员变量的特点就显示出来了，他会在堆内存里有一个固定的区，叫静态区。专门给静态变量加载时用的，保证在程序加载时，随着类一起加载进堆内存，也从下图可以看出，这时我们的对象还没有生成，所以这也就说明了为什么静态变量属于类，不属于对象。
当我们的main方法开始向下执行，会创建对象，这时的存储结构，如下图所示，创建对象时会分配一块地址空间，以对象1为例，分配了0x12345这个地址，然后赋值给stu1，这时这个对象就可以向这块地址存东西了， 存非静态变量时，因为这些变量值最终会归于这个对象所有，所以也就会存在这个地址空间上，但是静态变量在使用时，从图中可以看出是共享的，所以就是使用地址区调用这个静态变量，去使用这个值。然后从这块的内存图以及我的讲解就能得出为什么static修饰的成员变量，随着类的加载而加载、优先于对象存在。
在知道原理后下面这两句就好理解了。
static修饰的成员变量，可以使用类名调用（推荐）：因为静态变量存储在独立的静态区，并且随着类加载的，使用类调用更合乎常理。
static修饰的成员变量，可以被对象调用：看我们的实例可以发现对象调用也可以做到修改，所以说可以用，但是这种写法很怪，要是对静态变量充分理解后，一般不会这么写！
2、静态方法
（1）特点
a、static修饰的方法，多在测试类和工具类中。
b、static修饰的方法，JavaBean类中很少会用。
（2）调用方式
a、类名调用（推荐）
b、对象名调用
（3）案例及原理
大家其实不难看出静态方法和静态变量的调用方式很像，其实他们的原理是相似的，这里就是大致说一下原理。
静态方法：在程序运行期间只加载一次到内存中，无论创建多少个类的实例。这意味着静态方法的代码在内存中只有一份拷贝。静态方法的生命周期与应用程序的生命周期相同，从程序开始运行直到程序结束。
实例方法：每次创建类的实例时，都会为该实例分配内存空间，包括该实例的方法。虽然方法的代码本身在内存中只有一份拷贝，但是每个实例都有自己的方法调用栈和局部变量。普通方法的生命周期与实例的生命周期相关，实例被创建时方法可用，实例被销毁时方法不可用。
根据这个原理，我们可以得知静态方法和静态变量类似，在内存中有特定的静态方法区，所以用类调用更符合内存逻辑，不过对象也能调用，但是实例方法必须使用对象去调用。
下面给家看个案例，主要是为了让大家明白，静态方法有什么用。
先看代码，这是我接着之前的成员变量改编的
Student类（同静态变量案例一致）
StudentUtil类（工具类）：
public class StudentUitl {
public static void Speak(ArrayList list){
for (Student student : list) {
System.out.println(student.getName()+"对"+Student.teacher+"说早上好");
}
}
} StudentTest类（测试类）
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student();
student1.setName("小明");
student1.setAge(10);
//使用对象调用
student1.teacher = "麦芒疯狂生长！";
System.out.println(student1.getName() + student1.getAge() + student1.teacher);
//使用类调用
Student student2 = new Student();
student2.setName("小华");
student2.setAge(11);
System.out.println(student2.getName() + student2.getAge() + student2.teacher);
Student student3 = new Student();
student3.setName("小美");
student3.setAge(10);
System.out.println(student3.getName() + student3.getAge() + student3.teacher);
ArrayList list = new ArrayList<>();
list.add(student1);
list.add(student2);
list.add(student3);
StudentUitl.Speak(list);
}
}
运行效果：
这个案例主要讲的是，每一个学生都要对老师讲一遍早上好，我们分析一下这个简单案例，这个早上好是不是只是个动作，而且我们是不是需要全体同学都做这个动作，所以这个时候很容易想对我们的工具类，因为使用一个工具类可以代替这一复杂的操作，就不用n个同学调用n次方法了（其实使用实例方法，写个数组循环,从代码角度上简洁了，但是还是调用n次方法，但是上面的案例就不会，都是在用同一静态方法）。 所以这就是静态方法的用处，当然我的例子简单，只是为了说明一些问题，如果遇到的复杂的动作，实际上抽象出来的静态方法更能体现价值！
3、main方法
在我们知道静态方法的执行原理后，我们再回头看这个main方法，可能就亲切多了，main方法使用staic关键字，主要考虑如下几点：
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程序入口点：main方法是Java程序的标准入口点。当你运行一个Java应用程序时，JVM（Java虚拟机）会寻找包含
public static void main(String[] args)签名的方法作为程序的启动点。使用static关键字允许JVM直接调用这个方法，而不需要创建类的实例。 -
无需对象实例：由于main方法是static的，它不需要创建类的实例就可以被调用。这意味着在程序开始执行时，不需要先创建对象，可以直接执行main方法。这在程序启动时非常有用，因为此时还没有创建任何对象。
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内存管理：在main方法中，通常需要创建对象和使用类的方法。如果main方法不是static 的，那么在调用它之前，必须先创建一个对象实例。这将增加额外的内存开销，因为每次调用main方法时都会创建一个新的对象。使用 static方法可以避免这种不必要的内存使用。
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调用其他静态方法和访问静态变量：在 main方法中，你可能需要调用其他静态方法或访问类的静态变量。如果main方法不是 static的，那么在不创建对象的情况下，你将无法调用这些静态方法或访问这些静态变量。使用 static关键字可以确保main方法可以直接访问类的静态成员。
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兼容性和传统：从Java语言的早期版本开始，main方法就被设计为static的。这已经成为了Java编程的传统和标准，几乎所有的Java程序都遵循这一规则。
4、static使用的注意事项
（1）静态方法只能访问静态变量和静态方法
大家可以认为在程序加载时，静态变量和静态方法就已经随着加载了，所以静态方法能调用静态变量，这是一个很好理解的事情，但是在程序还没有执行到创建对象那一步，也就是说还没有一个实例存在，那么我们就没有一个非静态变量所存在的位置，这时我们用静态方法去调用非静态变量，这显然找不到东西啊，也就不可以了。
（2）非静态方法可以静态变量和静态方法，也可以访问非静态的成员变量和非静态的成员方法
首先，静态方法和静态变量一开始就随着类被加载了，所以非静态方法能调用，这很好理解，然后就是非静态方法调用非静态成员变量和非静态的成员方法，这其实也好理解，既然能用非静态方法，肯定是有实例存在了，那也就证明可以间接操作这些成员变量和方法了（其实我们平时写代码随处可见，可以说98%都是这么做的，不用细说）
（3）静态方法中没有this关键字
静态方法是属于类的，而不是属于某个对象实例的。它们在类加载到内存时就已经存在，与任何对象实例无关。因此，静态方法中没有与特定对象实例相关联的状态或行为。由于静态方法不依赖于任何对象实例，因此在静态方法中使用 this 关键字没有意义，因为 this 指向的是对象实例，而在静态方法的上下文中不存在这样的实例。静态方法在内存中只有一份拷贝，与任何对象实例无关。使用 this 关键字会暗示存在一个特定的对象实例，这与静态方法的设计意图相矛盾。
以上就是关于static的所有用法的详细介绍。