[java]static关键字的四种用法
在java的关键字中，static和final是两个我们必须掌握的关键字。不同于其他关键字，他们都有多种用法，而且在一定环境下使用，可以提高程序的运行性能，优化程序的结构。下面我们先来了解一下static关键字及其用法。
static关键字
1.修饰成员变量
在我们平时的使用当中，static最常用的功能就是修饰类的属性和方法，让他们成为类的成员属性和方法，我们通常将用static修饰的成员称为类成员或者静态成员，这句话挺起来都点奇怪，其实这是相对于对象的属性和方法来说的。请看下面的例子：（未避免程序太过臃肿，暂时不管访问控制）
public class Person { String name; int age; public String toString() { return "Name:" + name + ", Age:" + age; } public static void main(String[] args) { Person p1 = new Person(); p1.name = "zhangsan"; p1.age = 10; Person p2 = new Person(); p2.name = "lisi"; p2.age = 12; System.out.println(p1); System.out.println(p2); } /**Output * Name:zhangsan, Age:10 * Name:lisi, Age:12 *///~ }
上面的代码我们很熟悉，根据Person构造出的每一个对象都是独立存在的，保存有自己独立的成员变量，相互不会影响，他们在内存中的示意如下:
从上图中可以看出，p1和p2两个变量引用的对象分别存储在内存中堆区域的不同地址中，所以他们之间相互不会干扰。但其实，在这当中，我们省略了一些重要信息，相信大家也都会想到，对象的成员属性都在这了，由每个对象自己保存，那么他们的方法呢？实际上，不论一个类创建了几个对象，他们的方法都是一样的：
从上面的图中我们可以看到，两个Person对象的方法实际上只是指向了同一个方法定义。这个方法定义是位于内存中的一块不变区域（由jvm划分），我们暂称它为静态存储区。这一块存储区不仅存放了方法的定义，实际上从更大的角度而言，它存放的是各种类的定义，当我们通过new来生成对象时，会根据这里定义的类的定义去创建对象。多个对象仅会对应同一个方法，这里有一个让我们充分信服的理由，那就是不管多少的对象，他们的方法总是相同的，尽管最后的输出会有所不同，但是方法总是会按照我们预想的结果去操作，即不同的对象去调用同一个方法，结果会不尽相同。
我们知道，static关键字可以修饰成员变量和方法，来让它们变成类的所属，而不是对象的所属，比如我们将Person的age属性用static进行修饰，结果会是什么样呢？请看下面的例子：
public class Person { String name; static int age; /* 其余代码不变... */ /**Output * Name:zhangsan, Age:12 * Name:lisi, Age:12 *///~ }
我们发现，结果发生了一点变化，在给p2的age属性赋值时，干扰了p1的age属性，这是为什么呢？我们还是来看他们在内存中的示意：
我们发现，给age属性加了static关键字之后，Person对象就不再拥有age属性了，age属性会统一交给Person类去管理，即多个Person对象只会对应一个age属性，一个对象如果对age属性做了改变，其他的对象都会受到影响。我们看到此时的age和toString()方法一样，都是交由类去管理。
虽然我们看到static可以让对象共享属性，但是实际中我们很少这么用，也不推荐这么使用。因为这样会让该属性变得难以控制，因为它在任何地方都有可能被改变。如果我们想共享属性，一般我们会采用其他的办法：
public class Person { private static int count = 0; int id; String name; int age; public Person() { id = ++count; } public String toString() { return "Id:" + id + ", Name:" + name + ", Age:" + age; } public static void main(String[] args) { Person p1 = new Person(); p1.name = "zhangsan"; p1.age = 10; Person p2 = new Person(); p2.name = "lisi"; p2.age = 12; System.out.println(p1); System.out.println(p2); } /**Output * Id:1, Name:zhangsan, Age:10 * Id:2, Name:lisi, Age:12 *///~ }
上面的代码起到了给Person的对象创建一个唯一id以及记录总数的作用，其中count由static修饰，是Person类的成员属性，每次创建一个Person对象，就会使该属性自加1然后赋给对象的id属性，这样，count属性记录了创建Person对象的总数，由于count使用了private修饰，所以从类外面无法随意改变。
2.修饰成员方法
static的另一个作用，就是修饰成员方法。相比于修饰成员属性，修饰成员方法对于数据的存储上面并没有多大的变化，因为我们从上面可以看出，方法本来就是存放在类的定义当中的。static修饰成员方法最大的作用，就是可以使用"类名.方法名"的方式操作方法，避免了先要new出对象的繁琐和资源消耗，我们可能会经常在帮助类中看到它的使用：
public class PrintHelper { public static void print(Object o){ System.out.println(o); } public static void main(String[] args) { PrintHelper.print("Hello world"); } }
上面便是一个例子（现在还不太实用），但是我们可以看到它的作用，使得static修饰的方法成为类的方法，使用时通过“类名.方法名”的方式就可以方便的使用了，相当于定义了一个全局的函数（只要导入该类所在的包即可）。不过它也有使用的局限，一个static修饰的类中，不能使用非static修饰的成员变量和方法，这很好理解，因为static修饰的方法是属于类的，如果去直接使用对象的成员变量，它会不知所措（不知该使用哪一个对象的属性）。
3.静态块
在说明static关键字的第三个用法时，我们有必要重新梳理一下一个对象的初始化过程。以下面的代码为例：
package com.dotgua.study; class Book{ public Book(String msg) { System.out.println(msg); } } public class Person { Book book1 = new Book("book1成员变量初始化"); static Book book2 = new Book("static成员book2成员变量初始化"); public Person(String msg) { System.out.println(msg); } Book book3 = new Book("book3成员变量初始化"); static Book book4 = new Book("static成员book4成员变量初始化"); public static void main(String[] args) { Person p1 = new Person("p1初始化"); } /**Output * static成员book2成员变量初始化 * static成员book4成员变量初始化 * book1成员变量初始化 * book3成员变量初始化 * p1初始化 *///~ }
上面的例子中，Person类中组合了四个Book成员变量，两个是普通成员，两个是static修饰的类成员。我们可以看到，当我们new一个Person对象时，static修饰的成员变量首先被初始化，随后是普通成员，最后调用Person类的构造方法完成初始化。也就是说，在创建对象时，static修饰的成员会首先被初始化，而且我们还可以看到，如果有多个static修饰的成员，那么会按照他们的先后位置进行初始化。
实际上，static修饰的成员的初始化可以更早的进行，请看下面的例子：
class Book{ public Book(String msg) { System.out.println(msg); } } public class Person { Book book1 = new Book("book1成员变量初始化"); static Book book2 = new Book("static成员book2成员变量初始化"); public Person(String msg) { System.out.println(msg); } Book book3 = new Book("book3成员变量初始化"); static Book book4 = new Book("static成员book4成员变量初始化"); public static void funStatic() { System.out.println("static修饰的funStatic方法"); } public static void main(String[] args) { Person.funStatic(); System.out.println("****************"); Person p1 = new Person("p1初始化"); } /**Output * static成员book2成员变量初始化 * static成员book4成员变量初始化 * static修饰的funStatic方法 * *************** * book1成员变量初始化 * book3成员变量初始化 * p1初始化 *///~ }
在上面的例子中我们可以发现两个有意思的地方，第一个是当我们没有创建对象，而是通过类去调用类方法时，尽管该方法没有使用到任何的类成员，类成员还是在方法调用之前就初始化了，这说明，当我们第一次去使用一个类时，就会触发该类的成员初始化。第二个是当我们使用了类方法，完成类的成员的初始化后，再new该类的对象时，static修饰的类成员没有再次初始化，这说明，static修饰的类成员，在程序运行过程中，只需要初始化一次即可，不会进行多次的初始化。
回顾了对象的初始化以后，我们再来看static的第三个作用就非常简单了，那就是当我们初始化static修饰的成员时，可以将他们统一放在一个以static开始，用花括号包裹起来的块状语句中：
class Book{ public Book(String msg) { System.out.println(msg); } } public class Person { Book book1 = new Book("book1成员变量初始化"); static Book book2; static { book2 = new Book("static成员book2成员变量初始化"); book4 = new Book("static成员book4成员变量初始化"); } public Person(String msg) { System.out.println(msg); } Book book3 = new Book("book3成员变量初始化"); static Book book4; public static void funStatic() { System.out.println("static修饰的funStatic方法"); } public static void main(String[] args) { Person.funStatic(); System.out.println("****************"); Person p1 = new Person("p1初始化"); } /**Output * static成员book2成员变量初始化 * static成员book4成员变量初始化 * static修饰的funStatic方法 * *************** * book1成员变量初始化 * book3成员变量初始化 * p1初始化 *///~ }
我们将上一个例子稍微做了一下修改，可以看到，结果没有二致。
4.静态导包
相比于上面的三种用途，第四种用途可能了解的人就比较少了，但是实际上它很简单，而且在调用类方法时会更方便。以上面的“PrintHelper”的例子为例，做一下稍微的变化，即可使用静态导包带给我们的方便：
/* PrintHelper.java文件 */ package com.dotgua.study; public class PrintHelper { public static void print(Object o){ System.out.println(o); } }
/* App.java文件 */
import static com.dotgua.study.PrintHelper.*; public class App { public static void main( String[] args ) { print("Hello World!"); } /**Output * Hello World! *///~ }
上面的代码来自于两个java文件，其中的PrintHelper很简单，包含了一个用于打印的static方法。而在App.java文件中，我们首先将PrintHelper类导入，这里在导入时，我们使用了static关键字，而且在引入类的最后还加上了“.*”，它的作用就是将PrintHelper类中的所有类方法直接导入。不同于非static导入，采用static导入包后，在不与当前类的方法名冲突的情况下，无需使用“类名.方法名”的方法去调用类方法了，直接可以采用"方法名"去调用类方法，就好像是该类自己的方法一样使用即可。
总结
static是java中非常重要的一个关键字，而且它的用法也很丰富，主要有四种用法：
- 用来修饰成员变量，将其变为类的成员，从而实现所有对象对于该成员的共享；
- 用来修饰成员方法，将其变为类方法，可以直接使用“类名.方法名”的方式调用，常用于工具类；
- 静态块用法，将多个类成员放在一起初始化，使得程序更加规整，其中理解对象的初始化过程非常关键；
- 静态导包用法，将类的方法直接导入到当前类中，从而直接使用“方法名”即可调用类方法，更加方便。
