Java static关键字详细解析

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  • static目的
  • static范围
  • 静态(static)修饰
    • 静态变量
    • 静态方法
    • 静态代码块
    • 静态类
  • static变量存储在方法区(Method Area)

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 {
    /**
     * 只有当显式调用getInstance()方法之后,这里的静态内部类SingletonHolder才会被加载
     * 从而将INSTANCE初始化
     * 因此,通过静态内部类实现的单例模式是懒汉式的
     */
    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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