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Java static关键字(静态变量和静态方法)

在类中,使用 static 修饰符修饰的属性(成员变量)称为静态变量,也可以称为类变量,常量称为静态常量,方法称为静态方法或类方法,它们统称为静态成员,归整个类所有。

静态成员不依赖于类的特定实例,被类的所有实例共享,就是说 static 修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问,只要这个类被加载,Java 虚拟机就可以根据类名找到它们。

调用静态成员的语法形式如下:
类名.静态成员
注意:
  • static 修饰的成员变量和方法,从属于类。
  • 普通变量和方法从属于对象。
  • 静态方法不能调用非静态成员,编译会报错。

静态变量

类的成员变量可以分为以下两种:
  1. 静态变量(或称为类变量),指被 static 修饰的成员变量。
  2. 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,在加载类的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。
public static double PI = 3.14159256;

例 1

创建一个带静态变量的类,然后在 main() 方法中访问该变量并输出结果。
public class StaticVar {
    public static String str1 = "Hello";
    public static void main(String[] args) {
        String str2 = "World!";
        // 直接访问str1
        String accessVar1 = str1+str2;
        System.out.println("第 1 次访问静态变量,结果为:"+accessVar1);
        // 通过类名访问str1
        String accessVar2 = StaticVar.str1+str2;
        System.out.println("第 2 次访问静态变量,结果为:"+accessVar2);
        // 通过对象svt1访问str1
        StaticVar svt1 = new StaticVar();
        svt1.str1 = svt1.str1+str2;
        String accessVar3 = svt1.str1;
        System.out.println("第3次访向静态变量,结果为:"+accessVar3);
        // 通过对象svt2访问str1
        StaticVar svt2 = new StaticVar();
        String accessVar4 = svt2.str1+str2;
        System.out.println("第 4 次访问静态变量,结果为:"+accessVar4);
    }
}
运行该程序后的结果如下所示。
第 1 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
第 2 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!
第 3 次访向静态变量,结果为:HelloWorld!
第 4 次访问静态变量,结果为:HelloWorld!World!
从运行结果可以看出,在类中定义静态的属性(成员变量),在 main() 方法中可以直接访问,也可以通过类名访问,还可以通过类的实例对象来访问。

注意:静态变量是被多个实例所共享的。

静态方法

与成员变量类似,成员方法也可以分为以下两种:
  1. 静态方法(或称为类方法),指被 static 修饰的成员方法。
  2. 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如下:
  • 静态方法不需要通过它所属的类的任何实例就可以被调用,因此在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,但是可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。另外,和 this 关键字一样,super 关键字也与类的特定实例相关,所以在静态方法中也不能使用 super 关键字。
  • 在实例方法中可以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。

例 2

创建一个带静态变量的类,添加几个静态方法对静态变量的值进行修改,然后在 main( ) 方法中调用静态方法并输出结果。
public class StaticMethod {
    public static int count = 1;    // 定义静态变量count
    public int method1() {    
        // 实例方法method1
        count++;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method1()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static int method2() {    
        // 静态方法method2
        count += count;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method2()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static void PrintCount() {    
        // 静态方法PrintCount
        count += 2;
        System.out.println("在静态方法 PrintCount()中的 count="+count);    // 打印count
    }
    public static void main(String[] args) {
        StaticMethod sft = new StaticMethod();
        // 通过实例对象调用实例方法
        System.out.println("method1() 方法返回值 intro1="+sft.method1());
        // 直接调用静态方法
        System.out.println("method2() 方法返回值 intro1="+method2());
        // 通过类名调用静态方法,打印 count
        StaticMethod.PrintCount();
    }
}
运行该程序后的结果如下所示。
在静态方法 method1()中的 count=2
method1() 方法返回值 intro1=2
在静态方法 method2()中的 count=4
method2() 方法返回值 intro1=4
在静态方法 PrintCount()中的 count=6
在该程序中,静态变量 count 作为实例之间的共享数据,因此在不同的方法中调用 count,值是不一样的。从该程序中可以看出,在静态方法 method1() 和 PrintCount() 中是不可以调用非静态方法 method1() 的,而在 method1() 方法中可以调用静态方法 method2() 和 PrintCount()。

在访问非静态方法时,需要通过实例对象来访问,而在访问静态方法时,可以直接访问,也可以通过类名来访问,还可以通过实例化对象来访问。

静态代码块

静态代码块指 Java 类中的 static{ } 代码块,主要用于初始化类,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:
  • 静态代码块类似于一个方法,但它不可以存在于任何方法体中。
  • 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静态代码块,所以很多时候会将一些只需要进行一次的初始化操作都放在 static 代码块中进行。
  • 如果类中包含多个静态代码块,则 Java 虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行它们,每个静态代码块只会被执行一次。
  • 静态代码块与静态方法一样,不能直接访问类的实例变量和实例方法,而需要通过类的实例对象来访问。

例 3

编写一个 Java 类,在类中定义一个静态变量,然后使用静态代码块修改静态变量的值。最后在 main() 方法中进行测试和输出。
public class StaticCode {
    public static int count = 0;
    {
        count++;
        System.out.println("非静态代码块 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块1 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块2 count=" + count);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("*************** StaticCode1 执行 ***************");
        StaticCode sct1 = new StaticCode();
        System.out.println("*************** StaticCode2 执行 ***************");
        StaticCode sct2 = new StaticCode();
    }
}
如上述示例,为了说明静态代码块只被执行一次,特地添加了非静态代码块作为对比,并在主方法中创建了两个类的实例对象。上述示例的执行结果为:
静态代码块1 count=1
静态代码块2 count=2
*************** StaticCode1 执行 ***************
非静态代码块 count=3
*************** StaticCode2 执行 ***************
非静态代码块 count=4
上述代码中 { } 代码块为非静态代码块,非静态代码块是在创建对象时自动执行的代码,不创建对象不执行该类的非静态代码块。代码域中定义的变量都是局部的,只有域中的代码可以调用。 

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