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。

1
1
1

“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。”

1
2
3

“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?=?new?ArrayList<>();

????static?{
????????writes.add("沉默王二");
????????writes.add("沉默王三");
????????writes.add("沉默王四");

????????System.out.println("第一塊");
????}

????static?{
????????writes.add("沉默王五");
????????writes.add("沉默王六");

????????System.out.println("第二塊");
????}
}

“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？”

“更新了啊，不僅有亮白版的，還有暗黑版的，你瞧。”

“怎么白嫖呢？”三妹也太干脆利落了。

“方法很簡單，第一步，長按識別下面的二維碼。”

“第二步，在公眾號后臺發(fā)送 003 獲取百度網(wǎng)盤鏈接，就可以直接下載。”

聽我說完，三妹放心地下樓去買奶茶了，她最愛的是布丁。我趁她不在的這一會時間，跑到廚房，麻溜地打開抽油煙機(jī)，狠狠地抽起了華子。