Java：static关键字

（一）static关键字的基本用法

1.static关键字基本概念

我们可以一句话来概括：方便在没有创建对象的情况下来进行调用。

也就是说：被static关键字修饰的不需要创建对象去调用，直接根据类名就可以去访问。

2.static关键字修饰类

Java里面static一般用来修饰成员变量或函数。但有一种特殊用法是用static修饰内部类，普通类是不允许声明为静态的，只有内部类才可以。下面看看如何使用。

public class StaticTest {
    //static关键字修饰内部类
    public static class InnerClass{
        InnerClass(){
            System.out.println("============= 静态内部类=============");
        }
        public void InnerMethod() {
            System.out.println("============= 静态内部方法=============");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //直接通过StaticTest类名访问静态内部类InnerClass
        InnerClass inner=new StaticTest.InnerClass();
        //静态内部类可以和普通类一样使用
        inner.InnerMethod();
    }
}
/*  输出是
 * ============= 静态内部类=============
 * ============= 静态内部方法=============
 */

如果没有用static修饰InterClass，则只能new 一个外部类实例。再通过外部实例创建内部类。

3.static关键字修饰方法

修饰方法的时候，其实跟类一样，可以直接通过类名来进行调用：

 

public class StaticMethod {
    public static void test() {
        System.out.println("============= 静态方法=============");
    };
    public static void main(String[] args) {
        //方式一：直接通过类名
        StaticMethod.test();
        //方式二：
        StaticMethod fdd=new StaticMethod();
        fdd.test();
    }
}

4.static关键字修饰变量

被static修饰的成员变量叫做静态变量，也叫做类变量，说明这个变量是属于这个类的，而不是属于是对象，没有被static修饰的成员变量叫做实例变量，说明这个变量是属于某个具体的对象的。

我们同样可以使用上面的方式进行调用变量：

public class StaticVar {
    private static String name="java的架构师技术栈"；
    public static void main(String[] args) {
        //直接通过类名
        StaticVar.name;
    }
}

5.static关键字修饰代码块

静态代码块在类第一次被载入时执行，在这里主要是想验证一下，类初始化的顺序。

1. 父类静态变量
2. 父类静态代码块
3. 子类静态变量
4. 子类静态代码块
5. 父类普通变量
6. 父类普通代码块
7. 父类构造函数
8. 子类普通变量
9. 子类普通代码块
10. 子类构造函数

代码验证一下：

首先我们定义一个父类

public class Father{
    //父类静态代码块
    static{
        System.out.println("Father static");
    }
    //父类构造函数
    public Father(){
        System.out.println("Father constructor");
    }
}

然后定义一个子类

public class Son extends Father{
    //静态代码块
    static{
        System.out.println("Son static");
    }
    //构造方法
    public Son(){
        System.out.println("Son constructor");
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Son();
    }
}

看个结果

（二）深入分析static关键字

上面我们只是描述了一下static关键字的基本使用场景，下面主要解析一下static关键字的深层原理。

1.JVM内存

要理解static为什么会有上面的特性，首先我们还需要从jvm内存说起。我们先给出一张java的内存结构图，然后通过案例描述一下static修饰的变量存放在哪？

从上图我们可以发现，静态变量存放在方法区中，并且是被所有线程所共享的。这里要说一下java堆，java堆存放的就是我们创建的一个个实例变量。

堆区: 

1. 存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令)
2. jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身 

栈区：

1. 每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)，对象都存放在堆区中
2. 每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。
3. 栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。

方法区: 

1. 又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。
2. 方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。

下面通过一个案例说明一下，从内存的角度来看，static关键字为什么会有这样的特性。

首先我们定义一个类

public class Person {
    //静态变量
    static String firstName;
    String lastName;
    public void showName(){
        System.out.println(firstName+lastName);
    }
    //静态方法
    public static void viewName(){
      System.out.println(firstName);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Person p =new Person();
        Person.firstName = "张";
        p.lastName="三";
        p.showName();
        
        Person p2 =new Person();
        Person.firstName="李";
        p2.lastName="四";
        p2.showName();
    }
}
//输出。张三、李四

接下来我们从内存的角度出发，看看

从上面可以看到，我们的方法在调用的时候，是从方法区调用的，但是堆内存不一样，堆内存中的成员变量lastname是随着对象的产生而产生，随着对象的消失而消失。

静态变量是所有线程共享的，所以不会消失。这也就能解释上面static关键字的真正原因。

2.小结

下面对static关键字进行一个小结：

（1）特点：

1. static是一个修饰符，用于修饰成员。（成员变量，成员函数）static修饰的成员变量 称之为静态变量或类变量。
2. static修饰的成员被所有的对象共享。
3. static优先于对象存在，因为static的成员随着类的加载就已经存在。
4. static修饰的成员多了一种调用方式，可以直接被类名所调用，（类名.静态成员）。
5. static修饰的数据是共享数据，对象中的存储的是特有的数据。

（2）成员变量和静态变量的区别：

1. 生命周期的不同：
   • 成员变量随着对象的创建而存在随着对象的回收而释放。
   • 静态变量随着类的加载而存在随着类的消失而消失。
2. 调用方式不同：
   • 成员变量只能被对象调用。
   • 静态变量可以被对象调用，也可以用类名调用。（推荐用类名调用）
3. 别名不同：
   • 成员变量也称为实例变量。
   • 静态变量称为类变量。
4. 数据存储位置不同：
   • 成员变量数据存储在堆内存的对象中，所以也叫对象的特有数据。
   • 静态变量数据存储在方法区（共享数据区）的静态区，所以也叫对象的共享数据。

（3）静态使用时需要注意的事项：

1. 静态方法只能访问静态成员。（非静态既可以访问静态，又可以访问非静态）
2. 静态方法中不可以使用this或者super关键字。
3. 主函数是静态的