Java知多少(31)static关键字以及Java静态变量和静态方法
静态变量和静态方法能够通过类名来访问,不需要创建一个类的对象来访问该类的静态成员,所以static修饰的成员又称作类变量和类方法。静态变量与实例变量不同,实例变量总是通过对象来访问,因为它们的值在对象和对象之间有所不同。
请看下面的例子:
1 public class Demo { 2 static int i = 10; 3 int j; 4 Demo() { 5 this.j = 20; 6 } 7 public static void main(String[] args) { 8 System.out.println("类变量 i=" + Demo.i); 9 Demo obj = new Demo(); 10 System.out.println("实例变量 j=" + obj.j); 11 } 12 }
运行结果:
类变量 i=10
实例变量 j=20
static 的内存分配
静态变量属于类,不属于任何独立的对象,所以无需创建类的实例就可以访问静态变量。之所以会产生这样的结果,是因为编译器只为整个类创建了一个静态变量的副本,也就是只分配一个内存空间,虽然有多个实例,但这些实例共享该内存。实例变量则不同,每创建一个对象,都会分配一次内存空间,不同变量的内存相互独立,互不影响,改变 a 对象的实例变量不会影响 b 对象。
请看下面的代码:
1 public class Demo { 2 static int i; 3 int j; 4 public static void main(String[] args) { 5 Demo obj1 = new Demo(); 6 obj1.i = 10; 7 obj1.j = 20; 8 9 Demo obj2 = new Demo(); 10 11 System.out.println("obj1.i=" + obj1.i + ", obj1.j=" + obj1.j); 12 System.out.println("obj2.i=" + obj2.i + ", obj2.j=" + obj2.j); 13 } 14 }
运行结果:
obj1.i=10, obj1.j=20
obj2.i=10, obj2.j=0
注意:静态变量虽然也可以通过对象来访问,但是不被提倡,编译器也会产生警告。
上面的代码中,i 是静态变量,通过 obj1 改变 i 的值,会影响到 obj2;j 是实例变量,通过 obj1 改变 j 的值,不会影响到 obj2。这是因为 obj1.i 和 obj2.i 指向同一个内存空间,而 obj1.j 和 obj2.j 指向不同的内存空间,请看下图:
图1 静态变量内存分配
注意:static 的变量是在类装载的时候就会被初始化。也就是说,只要类被装载,不管你是否使用了这个static 变量,它都会被初始化。
小结:类变量(class variables)用关键字 static 修饰,在类加载的时候,分配类变量的内存,以后再生成类的实例对象时,将共享这块内存(类变量),任何一个对象对类变量的修改,都会影响其它对象。外部有两种访问方式:通过对象来访问或通过类名来访问。
静态方法
静态方法是一种不能向对象实施操作的方法。例如,Math 类的 pow() 方法就是一个静态方法,语法为 Math.pow(x, a),用来计算 x 的 a 次幂,在使用时无需创建任何 Math 对象。
因为静态方法不能操作对象,所以不能在静态方法中访问实例变量,只能访问自身类的静态变量。
以下情形可以使用静态方法:
- 一个方法不需要访问对象状态,其所需参数都是通过显式参数提供(例如 Math.pow())。
- 一个方法只需要访问类的静态变量。
读者肯定注意到,main() 也是一个静态方法,不对任何对象进行操作。实际上,在程序启动时还没有任何对象,main() 方法是程序的入口,将被执行并创建程序所需的对象。
关于静态变量和静态方法的总结:
- 一个类的静态方法只能访问静态变量;
- 一个类的静态方法不能够直接调用非静态方法;
- 如访问控制权限允许,静态变量和静态方法也可以通过对象来访问,但是不被推荐;
- 静态方法中不存在当前对象,因而不能使用 this,当然也不能使用 super;
- 静态方法不能被非静态方法覆盖;
- 构造方法不允许声明为 static 的;
- 局部变量不能使用static修饰。
静态方法举例:
1 public class Demo { 2 static int sum(int x, int y){ 3 return x + y; 4 } 5 public static void main(String[] args) { 6 int sum = Demo.sum(10, 10); 7 System.out.println("10+10=" + sum); 8 } 9 }
运行结果:
10+10=20
static 方法不需它所属的类的任何实例就会被调用,因此没有 this 值,不能访问实例变量,否则会引起编译错误。
注意:实例变量只能通过对象来访问,不能通过类访问。
静态初始器(静态块)
块是由大括号包围的一段代码。静态初始器(Static Initializer)是一个存在于类中、方法外面的静态块。静态初始器仅仅在类装载的时候(第一次使用类的时候)执行一次,往往用来初始化静态变量。
示例代码:
1 public class Demo { 2 public static int i; 3 static{ 4 i = 10; 5 System.out.println("Now in static block."); 6 } 7 public void test() { 8 System.out.println("test method: i=" + i); 9 } 10 public static void main(String[] args) { 11 System.out.println("Demo.i=" + Demo.i); 12 new Demo().test(); 13 } 14 }
运行结果是:
Now in static block.
Demo.i=10
test method: i=10
静态导入
静态导入是 Java 5 的新增特性,用来导入类的静态变量和静态方法。
一般我们导入类都这样写:
1 import packageName.className; // 导入某个特定的类
或
1 import packageName.*; // 导入包中的所有类
而静态导入可以这样写:
1 import static packageName.className.methonName; // 导入某个特定的静态方法
或
1 import static packageName.className.*; // 导入类中的所有静态成员
导入后,可以在当前类中直接用方法名调用静态方法,不必再用 className.methodName 来访问。
对于使用频繁的静态变量和静态方法,可以将其静态导入。静态导入的好处是可以简化一些操作,例如输出语句 System.out.println(); 中的 out 就是 System 类的静态变量,可以通过 import static java.lang.System.*; 将其导入,下次直接调用 out.println() 就可以了。
请看下面的代码:
1 import static java.lang.System.*; 2 import static java.lang.Math.random; 3 public class Demo { 4 public static void main(String[] args) { 5 out.println("产生的一个随机数:" + random()); 6 } 7 }
运行结果:
产生的一个随机数:0.05800891549018705
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