親妹都能學(xué)會的 static 關(guān)鍵字
“哥，一周過去了，教妹學(xué) Java 你都沒有更新，偷懶了呀!”三妹關(guān)心地問我。
“今天就更新。”我面帶著微笑對三妹說，“學(xué)習(xí)可不能落下，今天我們來學(xué) Java 中 static 關(guān)鍵字吧。”
“static 是 Java 中比較難以理解的一個關(guān)鍵字，也是各大公司的面試官最喜歡問到的一個知識點之一。”我喝了一口咖啡繼續(xù)說道。
“既然是面試重點，那我可得好好學(xué)習(xí)下。”三妹連忙說。
“static 關(guān)鍵字的作用可以用一句話來描述：‘方便在沒有創(chuàng)建對象的情況下進(jìn)行調(diào)用，包括變量和方法’。也就是說，只要類被加載了，就可以通過類名進(jìn)行訪問。”我扶了扶沉重眼鏡，繼續(xù)說到，“static 可以用來修飾類的成員變量，以及成員方法。我們一個個來看。”
01、靜態(tài)變量
“如果在聲明變量的時候使用了 static 關(guān)鍵字，那么這個變量就被稱為靜態(tài)變量。靜態(tài)變量只在類加載的時候獲取一次內(nèi)存空間，這使得靜態(tài)變量很節(jié)省內(nèi)存空間。”家里的暖氣有點足，我跑去開了一點窗戶后繼續(xù)說道。
“來考慮這樣一個 Student 類。”話音剛落，我就在鍵盤上噼里啪啦一陣敲。
public class Student { String name; int age; String school = "鄭州大學(xué)";}
這段代碼敲完后，我對三妹說：“假設(shè)鄭州大學(xué)錄取了一萬名新生，那么在創(chuàng)建一萬個 Student 對象的時候，所有的字段(name、age 和 school)都會獲取到一塊內(nèi)存。學(xué)生的姓名和年紀(jì)不盡相同，但都屬于鄭州大學(xué)，如果每創(chuàng)建一個對象，school 這個字段都要占用一塊內(nèi)存的話，就很浪費，對吧?三妹。”
“因此，最好將 school 這個字段設(shè)置為 static，這樣就只會占用一塊內(nèi)存，而不是一萬塊。”
安靜的房子里又響起了一陣噼里啪啦的鍵盤聲。
public class Student { String name; int age; static String school = "鄭州大學(xué)"; public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public static void main(String[] args) { Student s1 = new Student("沉默王二", 18); Student s2 = new Student("沉默王三", 16); }}
“瞧，三妹。s1 和 s2 這兩個引用變量存放在棧區(qū)(stack)，沉默王二+18 這個對象和沉默王三+16 這個對象存放在堆區(qū)(heap)，school 這個靜態(tài)變量存放在靜態(tài)區(qū)。”
“等等，哥，棧、堆、靜態(tài)區(qū)?”三妹的臉上塞滿了疑惑。
“哦哦，別擔(dān)心，三妹，畫幅圖你就全明白了。”說完我就打開 draw.io 這個網(wǎng)址，認(rèn)真地畫起了圖。
“現(xiàn)在，是不是一下子就明白了?”看著這幅漂亮的手繪圖，我心里有點小開心。
“哇，哥，驚艷了呀!”三妹也不忘拍馬屁，給我了一個大大的贊。
“好了，三妹，我們來看下面這串代碼。”
public class Counter { int count = 0; Counter() { count++; System.out.println(count); } public static void main(String args[]) { Counter c1 = new Counter(); Counter c2 = new Counter(); Counter c3 = new Counter(); }}
“我們創(chuàng)建一個成員變量 count，并且在構(gòu)造函數(shù)中讓它自增。因為成員變量會在創(chuàng)建對象的時候獲取內(nèi)存，因此每一個對象都會有一個 count 的副本， count 的值并不會隨著對象的增多而遞增。”
我在侃侃而談，而三妹似乎有些不太明白。
“沒關(guān)系，三妹，你先盲猜一下，這段代碼輸出的結(jié)果是什么?”
“按照你的邏輯，應(yīng)該輸出三個 1?是這樣嗎?”三妹眨眨眼，有點不太自信地回答。
“哎呀，不錯喲。”
我在 IDEA 中點了一下運行按鈕，程序跑了起來。
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“每創(chuàng)建一個 Counter 對象，count 的值就從 0 自增到 1。三妹，想一下，如果 count 是靜態(tài)的呢?”
“我不知道啊。”
“嗯，來看下面這段代碼。”
public class StaticCounter { static int count = 0; StaticCounter() { count++; System.out.println(count); } public static void main(String args[]) { StaticCounter c1 = new StaticCounter(); StaticCounter c2 = new StaticCounter(); StaticCounter c3 = new StaticCounter(); }}
“來看一下輸出結(jié)果。”
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“簡單解釋一下哈，由于靜態(tài)變量只會獲取一次內(nèi)存空間，所以任何對象對它的修改都會得到保留，所以每創(chuàng)建一個對象，count 的值就會加 1，所以最終的結(jié)果是 3，明白了吧?三妹。這就是靜態(tài)變量和成員變量之間的差別。”
“另外，需要注意的是，由于靜態(tài)變量屬于一個類，所以不要通過對象引用來訪問，而應(yīng)該直接通過類名來訪問，否則編譯器會發(fā)出警告。”
02、 靜態(tài)方法
“說完靜態(tài)變量，我們來說靜態(tài)方法。”說完，我準(zhǔn)備點一支華子來抽，三妹阻止了我，她指一指煙盒上的「吸煙有害身體健康」，我笑了。
“好吧。”我只好喝了一口咖啡繼續(xù)說，“如果方法上加了 static 關(guān)鍵字，那么它就是一個靜態(tài)方法。”
“靜態(tài)方法有以下這些特征。”
靜態(tài)方法屬于這個類而不是這個類的對象;
調(diào)用靜態(tài)方法的時候不需要創(chuàng)建這個類的對象;
靜態(tài)方法可以訪問靜態(tài)變量。
“來，繼續(xù)上代碼”
public class StaticMethodStudent { String name; int age; static String school = "鄭州大學(xué)"; public StaticMethodStudent(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } static void change() { school = "河南大學(xué)"; } void out() { System.out.println(name + " " + age + " " + school); } public static void main(String[] args) { StaticMethodStudent.change(); StaticMethodStudent s1 = new StaticMethodStudent("沉默王二", 18); StaticMethodStudent s2 = new StaticMethodStudent("沉默王三", 16); s1.out(); s2.out(); }}
“仔細(xì)聽，三妹。change() 方法就是一個靜態(tài)方法，所以它可以直接訪問靜態(tài)變量 school，把它的值更改為河南大學(xué);并且，可以通過類名直接調(diào)用 change() 方法，就像 StaticMethodStudent.change() 這樣。”
“來看一下程序的輸出結(jié)果吧。”
沉默王二 18 河南大學(xué)沉默王三 16 河南大學(xué)
“需要注意的是，靜態(tài)方法不能訪問非靜態(tài)變量和調(diào)用非靜態(tài)方法。你看，三妹，我稍微改動一下代碼，編譯器就會報錯。”
“先是在靜態(tài)方法中訪問非靜態(tài)變量，編譯器不允許。”
“然后在靜態(tài)方法中訪問非靜態(tài)方法，編譯器同樣不允許。”
“關(guān)于靜態(tài)方法的使用，這下清楚了吧，三妹?”
看著三妹點點頭，我欣慰地笑了。
“哥，我想到了一個問題，為什么 main 方法是靜態(tài)的啊?”沒想到，三妹串聯(lián)知識點的功力還是不錯的。
“如果 main 方法不是靜態(tài)的，就意味著 Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行的時候需要先創(chuàng)建一個對象才能調(diào)用 main 方法，而 main 方法作為程序的入口，創(chuàng)建一個額外的對象顯得非常多余。”我不假思索的回答令三妹感到非常的欽佩。
“java.lang.Math 類的幾乎所有方法都是靜態(tài)的，可以直接通過類名來調(diào)用，不需要創(chuàng)建類的對象。”
03、靜態(tài)代碼塊
“三妹，站起來活動一下，我的脖子都有點僵硬了。”
我們一起走到窗戶邊，映入眼簾的是從天而降的雪花。三妹和我都高興壞了，迫不及待地打開窗口，伸出手去觸摸雪花的溫度，那種稍縱即逝的冰涼，真的舒服極了。
“北國風(fēng)光，千里冰封，萬里雪飄。望長城內(nèi)外，惟余莽莽;大河上下，頓失滔滔。山舞銀蛇，原馳蠟象，欲與天公試比高。須晴日，看紅裝素裹，分外妖嬈。。。。。。”三妹竟然情不自禁地朗誦起了《沁園春·雪》。
確實令人欣喜，這是 2020 年洛陽的第一場雪，的確令人感到開心。
片刻之后。
“除了靜態(tài)變量和靜態(tài)方法，static 關(guān)鍵字還有一個重要的作用。”我心情愉悅地對三妹說，“用一個 static 關(guān)鍵字，外加一個大括號括起來的代碼被稱為靜態(tài)代碼塊。”
“就像下面這串代碼。”
public class StaticBlock { static { System.out.println("靜態(tài)代碼塊"); } public static void main(String[] args) { System.out.println("main 方法"); }}
“靜態(tài)代碼塊通常用來初始化一些靜態(tài)變量，它會優(yōu)先于 main() 方法執(zhí)行。”
“來看一下程序的輸出結(jié)果吧。”
靜態(tài)代碼塊main 方法
“二哥，既然靜態(tài)代碼塊先于 main() 方法執(zhí)行，那沒有 main() 方法的 Java 類能執(zhí)行成功嗎?”三妹的腦回路越來越令我敬佩了。
“Java 1.6 是可以的，但 Java 7 開始就無法執(zhí)行了。”我胸有成竹地回答到。
public class StaticBlockNoMain { static { System.out.println("靜態(tài)代碼塊，沒有 main"); }}
“在命令行中執(zhí)行 java StaticBlockNoMain 的時候，會拋出 NoClassDefFoundError 的錯誤。”
“三妹，來看下面這個例子。”
public class StaticBlockDemo { public static List
“writes 是一個靜態(tài)的 ArrayList，所以不太可能在聲明的時候完成初始化，因此需要在靜態(tài)代碼塊中完成初始化。”
“靜態(tài)代碼塊在初始集合的時候，真的非常有用。在實際的項目開發(fā)中，通常使用靜態(tài)代碼塊來加載配置文件到內(nèi)存當(dāng)中。”
04、靜態(tài)內(nèi)部類
“三妹啊，除了以上只寫，static 還有一個不太常用的功能——靜態(tài)內(nèi)部類。”
“Java 允許我們在一個類中聲明一個內(nèi)部類，它提供了一種令人信服的方式，允許我們只在一個地方使用一些變量，使代碼更具有條理性和可讀性。”
“常見的內(nèi)部類有四種，成員內(nèi)部類、局部內(nèi)部類、匿名內(nèi)部類和靜態(tài)內(nèi)部類，限于篇幅原因，前三種不在我們本次的討論范圍之內(nèi)，以后有機(jī)會再細(xì)說。”
“來看下面這個例子。”三妹有點走神，我敲了敲她的腦袋后繼續(xù)說。
public class Singleton { private Singleton() {} private static class SingletonHolder { public static final Singleton instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; }}
“三妹，打起精神，馬上就結(jié)束了。”
“哦哦，這段代碼看起來很別致啊，哥。”
“是的，三妹，這段代碼在以后創(chuàng)建單例的時候還會見到。”
“第一次加載 Singleton 類時并不會初始化 instance，只有第一次調(diào)用 getInstance()方法時 Java 虛擬機(jī)才開始加載 SingletonHolder 并初始化 instance，這樣不僅能確保線程安全，也能保證 Singleton 類的唯一性。不過，創(chuàng)建單例更優(yōu)雅的一種方式是使用枚舉，以后再講給你聽。”
“需要注意的是。第一，靜態(tài)內(nèi)部類不能訪問外部類的所有成員變量;第二，靜態(tài)內(nèi)部類可以訪問外部類的所有靜態(tài)變量，包括私有靜態(tài)變量。第三，外部類不能聲明為 static。”
“三妹，你看，在 Singleton 類上加 static 后，編譯器就提示錯誤了。”
三妹點了點頭，所有所思。
05、ending
“三妹，static 關(guān)鍵字我們就學(xué)到這里吧，你還有什么問題嗎?”三妹學(xué)習(xí) Java 的勁頭讓我對她未來的編程生涯充滿了信心。
“沒有了，哥，你講的挺棒的，我已經(jīng)全部都消化了。”三妹的臉上帶著微笑，“對了，哥，《教妹學(xué) Java》已經(jīng)更新到第 19 講了，你的 PDF 同步更新了嗎?”
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