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    沉默王二:教妹学Java(二十六):static 关键字解析

    作者:[db:作者] 时间:2021-07-06 16:38

    你好呀,我是沉默王二,(目前是)CSDN 周排名前十的博客专家。这是《教妹学 Java》专栏的第二十六篇,今天我们来谈谈 Java 的 static 关键字——什么是静态变量?什么是静态方法?什么是静态代码块?

    本专栏中的代码已收录到 GitHub github.com/itwanger ,里面还有我精心为你准备的一线大厂面试题。

    三妹开学了,学的计算机软件编程。她学校离我家很近,坐公交车也就 10 站路的距离, 每逢周末她都会来找我,让我辅导她学习 Java。作为一名拥有十余年编程经验的程序员,再加上父母给我们的这份血缘关系,我觉得义不容辞。

    “二哥,今天我们要学习的内容是‘static 关键字’,对吧?”看来三妹已经提前预习了我上次留给她的作业。

    “是的,三妹。Java 中的 static 关键字主要用于内存管理。 ”我面带着朴实无华的微笑回答着她,“我们可以将 static 关键字和变量、方法、代码块、内部类一起使用。”

    ----正儿八经的分割线,正文开始------------

    01、什么是静态变量

    如果在声明变量的时候使用了 static 关键字,那么这个变量就被称为静态变量。静态变量只在类加载的时候获取一次内存空间,这使得静态变量很节省内存空间。

    考虑这样一个 Student 类:

    /**
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     */
    public class Student {
        String name;
        int age;
        String school = "郑州大学";
    }
    

    假设郑州大学录取了一万名新生,那么在创建一万个 Student 对象的时候,所有的字段(name、age 和 school)都会获取到一块内存。学生的姓名和年纪不尽相同,但都属于郑州大学,如果每创建一个对象,school 这个字段都要占用一块内存的话,就很浪费,对吧?因此,最好将 school 这个字段设置为 static,这样就只会占用一块内存,而不是一万块。

    /**
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     */
    public class Student {
        String name;
        int age;
        static String school = "郑州大学";
    
        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);
        }
    }
    

    s1 和 s2 两个变量存放在栈区(stack),“沉默王二”+18 这个对象和“沉默王三”+16 这个对象存放在堆区(heap),school 这个静态变量存放在静态区,内存关系图如下所示。

    再来看另外一个例子,我们创建一个实例变量 count,并且在构造函数中自增。因为实例变量会在创建对象的时候获取内存,因此每一个对象都会有一个 count 的副本, count 的值并不会随着对象的增多而递增。

    /**
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     */
    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();
        }
    }
    

    想一下,count 的值会是几呢?来看一下程序的输出结果。

    1
    1
    1
    

    每创建一个 Counter 对象,count 的值就从 0 自增到 1。那如果 count 是静态的呢?

    /**
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     */
    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();
        }
    }
    

    这次输出结果又是多少呢?来看一下。

    1
    2
    3
    

    由于静态变量只会获取一次内存空间,所以任何对象对它的修改都会得到保留。

    02、 什么是静态方法

    如果方法上加了 static 关键字,那么它就是一个静态方法:

    • 静态方法属于这个类而不是这个类的对象;
    • 调用静态方法的时候不需要创建这个类的对象;
    • 静态方法可以访问静态变量。
    /**
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     */
    public class StaticMethodStudent {
        String name;
        int age;
        static String school = "郑州大学";
    
        public StaticMethodStudent(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        
        static void change() {
            school = "河南大学";
        }
        
        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();
        }
    }
    

    change() 方法是静态方法,所以它可以直接方位静态变量 school,把它的值更改为“河南大学”;并且,可以通过类名直接调用 change() 方法。

    程序输出结果如下所示:

    沉默王二 18 河南大学
    沉默王三 16 河南大学
    

    静态方法不能访问非静态变量和调用非静态方法。

    “二哥,我想到了一个问题,为什么 main 方法是静态的啊?”没想到,三妹串联知识点的功力还是不错的。

    “如果 main 方法不是静态的,就意味着 Java 虚拟机在执行的时候需要先创建一个对象才能调用 main 方法,而 main 方法作为程序员的入口,创建一个额外的对象显得非常多余。”我不假思索地回答令三妹感到非常的钦佩。

    03、什么是静态代码块?

    用一个 static 关键字,外加一个大括号括起来的代码被称为静态代码块。

    • 静态代码块通常用来初始化一些静态变量;
    • 静态代码先于 main() 方法执行。
    /**
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     */
    public class StaticBlock {
        static {
            System.out.println("静态代码块");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("main 方法");
        }
    }
    

    程序输出结果如下所示:

    静态代码块
    main 方法
    

    “二哥,既然静态代码块先于 main() 方法执行,那没有 main() 方法的 Java 类能执行成功吗?”三妹的脑回路越来越令我敬佩了。

    “Java 1.6 是可以的,但 Java 7 开始就无法执行了。”我胸有成竹地回答到。

    /**
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     */
    public class StaticBlockNoMain {
        static {
            System.out.println("静态代码块,没有 main");
        }
    }
    

    在命令行中执行 java StaticBlockNoMain 的时候,会抛出以下错误。

    04、ending

    “三妹,static 关键字我们就学到这里吧,你还有什么问题吗?”三妹学习 Java 的劲头让我对她未来的编程生涯充满了信心。

    “没有了,二哥,你讲的挺棒的,我再去网上找一些资料学习下。”三妹还愿意再去深入地学习,让我很开心。

    二哥肝了两天两夜,《程序员不可或缺的软实力》第一版强势来袭,纯手敲,足足 20 万字精华文章,贯穿了我十余年的编程生涯,涉及到了生活和工作中的方方面面,如果你是迷茫的在校大学生,或者刚入职的新人,相信我的个人经历,可以给你带去一些思考,从而树立起正确的人生观和价值观。

    那这份 PDF 该怎么获取呢?

    链接:https://pan.baidu.com/s/1TA3txLvHxQNJEOJUHSZEqQ 密码:ps7z

    如链接失效,请转至备用链接:https://shimo.im/docs/pJQv6qVcHqdYwrxx

    最后,真心希望这份 PDF 能够对大家起到实质性的帮助,我也会在后面不断完善这本电子书,敬请期待。

    cs