(转)Java中的static关键字解析

Java中的static关键字解析

　　static关键字是很多朋友在编写代码和阅读代码时碰到的比较难以理解的一个关键字，也是各大公司的面试官喜欢在面试时问到的知识点之一。下面就先讲述一下static关键字的用法和平常容易误解的地方，最后列举了一些面试笔试中常见的关于static的考题。以下是本文的目录大纲：

　　一.static关键字的用途

　　二.static关键字的误区

　　三.常见的笔试面试题

　　若有不正之处，希望谅解并欢迎批评指正。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3799052.html

一.static关键字的用途

　　在《Java编程思想》P86页有这样一段话：

　　“static方法就是没有this的方法。在static方法内部不能调用非静态方法，反过来是可以的。而且可以在没有创建任何对象的前提下，仅仅通过类本身来调用static方法。这实际上正是static方法的主要用途。”

　　这段话虽然只是说明了static方法的特殊之处，但是可以看出static关键字的基本作用，简而言之，一句话来描述就是：

　　方便在没有创建对象的情况下来进行调用（方法/变量）。（可以通过类名直接调用）

　　很显然，被static关键字修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问，只要类被加载了，就可以通过类名去进行访问。

　　static可以用来修饰类的成员方法、类的成员变量，另外可以编写static代码块来优化程序性能。

1）static方法

　　static方法一般称作静态方法，由于静态方法不依赖于任何对象就可以进行访问，因此对于静态方法来说，是没有this的，因为它不依附于任何对象，既然都没有对象，就谈不上this了。并且由于这个特性，在静态方法中不能访问类的非静态成员变量和非静态成员方法，因为非静态成员方法/变量都是必须依赖具体的对象才能够被调用。（精辟）

　　但是要注意的是，虽然在静态方法中不能访问非静态成员方法和非静态成员变量，但是在非静态成员方法中是可以访问静态成员方法/变量的。举个简单的例子：

　　在上面的代码中，由于print2方法是独立于对象存在的，可以直接用过类名调用。假如说可以在静态方法中访问非静态方法/变量的话，那么如果在main方法中有下面一条语句：

　　MyObject.print2();

　　此时对象都没有，str2根本就不存在，所以就会产生矛盾了。同样对于方法也是一样，由于你无法预知在print1方法中是否访问了非静态成员变量，所以也禁止在静态成员方法中访问非静态成员方法。

　　而对于非静态成员方法，它访问静态成员方法/变量显然是毫无限制的。

　　因此，如果说想在不创建对象的情况下调用某个方法，就可以将这个方法设置为static。我们最常见的static方法就是main方法，至于为什么main方法必须是static的，现在就很清楚了。因为程序在执行main方法的时候没有创建任何对象，因此只有通过类名来访问。

　　java中构造方法可以有任何访问的修饰符，public、private、protected或者没有修饰符 ，都可以对构造方法进行修饰。不同于实例方法的是构造方法不能有任何非访问性质的修饰符修饰，例如static、final、synchronized、abstract等都不能修饰构造方法。
解释：构造方法用于初始化一个实例对象，所以static修饰是没有任何意义的;多个线程不会同时创建内存地址相同的同一个对象，所以synchronized修饰没有意义;
构造方法不能被子类继承，所以final和abstract修饰没有意义。
2、返回类型是非常重要的，实例方法可以返回任何类型的值或者是无返回值（void）,而构造方法是没有返回类型的，void也不行。
3、至于命名就是构造方法与类名相同，当然了实例方法也可以与类名相同,但是习惯上我们为实例方法命名的时候通常是小写的,另一方面也是与构造方法区分开。
而构造方法与类名相同,所以首字母一般大写。

2）static变量

　　static变量也称作静态变量，静态变量和非静态变量的区别是：静态变量被所有的对象所共享，在内存中只有一个副本，它当且仅当在类初次加载时会被初始化。而非静态变量是对象所拥有的，在创建对象的时候被初始化，存在多个副本，各个对象拥有的副本互不影响。

　　static成员变量的初始化顺序按照定义的顺序进行初始化。

3）static代码块

　　static关键字还有一个比较关键的作用就是 用来形成静态代码块以优化程序性能。static块可以置于类中的任何地方，类中可以有多个static块。在类初次被加载的时候，会按照static块的顺序来执行每个static块，并且只会执行一次。

　　为什么说static块可以用来优化程序性能，是因为它的特性:只会在类加载的时候执行一次。下面看个例子:

class Person{
    private Date birthDate;
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        Date startDate = Date.valueOf("1946");
        Date endDate = Date.valueOf("1964");
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }

isBornBoomer是用来这个人是否是1946-1964年出生的，而每次isBornBoomer被调用的时候，都会生成startDate和birthDate两个对象，造成了空间浪费，如果改成这样效率会更好：

class Person{
    private Date birthDate;
    private static Date startDate,endDate;
    static{
        startDate = Date.valueOf("1946");
        endDate = Date.valueOf("1964");
    }
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }
}

　因此，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。

二.static关键字的误区

1.static关键字会改变类中成员的访问权限吗？

　　有些初学的朋友会将java中的static与C/C++中的static关键字的功能混淆了。在这里只需要记住一点：与C/C++中的static不同，Java中的static关键字不会影响到变量或者方法的作用域。在Java中能够影响到访问权限的只有private、public、protected（包括包访问权限）这几个关键字。看下面的例子就明白了：

　　提示错误"Person.age 不可视"，这说明static关键字并不会改变变量和方法的访问权限。

2.能通过this访问静态成员变量吗？

　　虽然对于静态方法来说没有this，那么在非静态方法中能够通过this访问静态成员变量吗？先看下面的一个例子，这段代码输出的结果是什么？

public class Main {　　
    static int value = 33;
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        new Main().printValue();
    }
 
    private void printValue(){
        int value = 3;
        System.out.println(this.value);
    }
}

输出结果是：3

　　这里面主要考察队this和static的理解。this代表什么？this代表当前对象，那么通过new Main()来调用printValue的话，当前对象就是通过new Main()生成的对象。而static变量是被对象所享有的，因此在printValue中的this.value的值毫无疑问是33。在printValue方法内部的value是局部变量，根本不可能与this关联，所以输出结果是33。在这里永远要记住一点：静态成员变量虽然独立于对象，但是不代表不可以通过对象去访问，所有的静态方法和静态变量都可以通过对象访问（只要访问权限足够）。

3.static能作用于局部变量么？

　　在C/C++中static是可以作用域局部变量的，但是在Java中切记：static是不允许用来修饰局部变量（在方法内定义的变量）。不要问为什么，这是Java语法的规定。

三.常见的笔试面试题

　　下面列举一些面试笔试中经常遇到的关于static关键字的题目，仅供参考，如有补充欢迎下方留言。

1.下面这段代码的输出结果是什么？

public class Test extends Base{
 
    static{
        System.out.println("test static");
    }
     
    public Test(){
        System.out.println("test constructor");
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        new Test();
    }
}
 
class Base{
     
    static{
        System.out.println("base static");
    }
     
    public Base(){
        System.out.println("base constructor");
    }
}

结果：

base static
test static
base constructor
test constructor

 

　　至于为什么是这个结果，我们先不讨论，先来想一下这段代码具体的执行过程，在执行开始，先要寻找到main方法，因为main方法是程序的入口，但是在执行main方法之前，必须先加载Test类，而在加载Test类的时候发现Test类继承自Base类，因此会转去先加载Base类，在加载Base类的时候，发现有static块，便执行了static块。在Base类加载完成之后，便继续加载Test类，然后发现Test类中也有static块，便执行static块。在加载完所需的类之后，便开始执行main方法。在main方法中执行new Test()的时候会先调用父类的构造器，然后再调用自身的构造器。因此，便出现了上面的输出结果。

先静态块，再构造方法，都是自顶向下的执行过程。

2.这段代码的输出结果是什么？

（在加载类的时候首先要加载静态的区域static，在生成对象的时候首先要初始化父类的成员变量extends，然后再去初始化自身）

public class Test {
    Person person = new Person("Test");
    static{
        System.out.println("test static");
    }
     
    public Test() {
        System.out.println("test constructor");
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        new MyClass();
    }
}
 
class Person{
    static{
        System.out.println("person static");
    }
    public Person(String str) {
        System.out.println("person "+str);
    }
}
 
 
class MyClass extends Test {
    Person person = new Person("MyClass");
    static{
        System.out.println("myclass static");
    }
     
    public MyClass() {
        System.out.println("myclass constructor");
    }
}

结果：

test static
myclass static
person static
person Test
test constructor
person MyClass
myclass constructor

　　类似地，我们还是来想一下这段代码的具体执行过程。

首先加载Test类，因此会执行Test类中的static块。

接着执行new MyClass()，而MyClass类还没有被加载，因此需要加载MyClass类。

在加载MyClass类的时候，发现MyClass类继承自Test类，但是由于Test类已经被加载了，所以只需要加载MyClass类，那么就会执行MyClass类的中的static块。

在类加载完之后，就通过构造器来生成对象。而在生成对象的时候，必须先初始化父类的成员变量，因此会执行Test中的Person person = new Person()，而Person类还没有被加载过，因此会先加载Person类并执行Person类中的static块，接着执行父类的构造器，完成了父类的初始化，然后就来初始化自身了，因此会接着执行MyClass中的Person person = new Person()，最后执行MyClass的构造器。

ps：从当前类开始加载，（如果有父类）自顶向下，首先静态代码，然后成员变量初始化，最后执行构造器的初始化。

 

加载类的时候，会去加载静态static块，（静态代码块只会随着类的加载而加载，且只执行一次）；

构造器进行初始化生成对象的时候，会首先初始化父类的成员变量（定义在类中），然后执行构造方法中的内容。

3.对上述代码进行改造

/**
 * ClassName:TestStatic <br/>
 * Function: 测试初始化过程。
 * 从当前类开始加载，（如果有父类）自顶向下，静态代码，成员变量初始化，然后执行构造器的初始化。
 * 静态代码随着类的加载而加载，且只加载一次
 * Date:     2017年12月1日 下午2:50:55 <br/>
 * @author   prd-lxw
 * @version   1.0
 * @since    JDK 1.7
 * @see      
 */
public class TestStatic extends Person01{
    Person person = new Person("TestStatic");
    static{
        System.out.println("TestStatic");
    }
     
    public TestStatic() {
        System.out.println("TestStatic constructor");
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        new MyClass();
    }
}
 
class Person{
    static{
        System.out.println("person static");
    }
    public Person(String str) {
        System.out.println("person "+str);
    }
}
class Person01{
    static{
        System.out.println("person01 static");
    }
    public Person01() {
        System.out.println("person01 constructor");
    }
}
 
 
class MyClass extends TestStatic {
    Person person = new Person("MyClass");
    static{
        System.out.println("myclass static");
    }
     
    public MyClass() {
        System.out.println("myclass constructor");
    }
}

结果是：

person01 static
TestStatic
myclass static
person01 constructor
person static
person TestStatic
TestStatic constructor
person MyClass
myclass constructor

 

再次验证了初始化的顺序：

从当前类开始加载，（如果有父类）自顶向下，首先静态代码，然后成员变量初始化，最后执行构造器的初始化。
静态代码随着类的加载而加载，且只加载一次

4.这段代码的输出结果是什么？

public class Test {
     
    static{
        System.out.println("test static 1");
    }
    public static void main(String[] args) {
         
    }
     
    static{
        System.out.println("test static 2");
    }
}

结果：

test static 1
test static 2

　　虽然在main方法中没有任何语句，但是还是会输出，原因上面已经讲述过了。另外，static块可以出现类中的任何地方（只要不是方法内部，记住，任何方法内部都不行），并且执行是按照static块的顺序执行的。

补充

static表示“全局”或者“静态”的意思，用来修饰成员变量和成员方法，也可以形成静态static代码块，但是Java语言中没有全局变量的概念。
被static修饰的成员变量和成员方法独立于该类的任何对象。也就是说，它不依赖类特定的实例，被类的所有实例共享。

只要这个类被加载，Java虚拟机就能根据类名在运行时数据区的方法区内定找到他们。因此，static对象可以在它的任何对象创建之前访问，无需引用任何对象。

用public修饰的static成员变量和成员方法本质是全局变量和全局方法，当声明它类的对象市，不生成static变量的副本，而是类的所有实例共享同一个static变量。

static变量前可以有private修饰，表示这个变量可以在类的静态代码块中，或者类的其他静态成员方法中使用（当然也可以在非静态成员方法中使用--废话），但是不能在其他类中通过类名来直接引用，这一点很重要。

实际上你需要搞明白，private是访问权限限定，static表示不要实例化就可以使用，这样就容易理解多了。static前面加上其它访问权限关键字的效果也以此类推。

static修饰的成员变量和成员方法习惯上称为静态变量和静态方法，可以直接通过类名来访问，访问语法为：

类名.静态方法名(参数列表...)
类名.静态变量名

用static修饰的代码块表示静态代码块，当Java虚拟机（JVM）加载类时，就会执行该代码块（用处非常大，呵呵）。

1、static变量

　按照是否静态的对类成员变量进行分类可分两种：一种是被static修饰的变量，叫静态变量或类变量；另一种是没有被static修饰的变量，叫实例变量。

两者的区别是：
　对于静态变量在内存中只有一个拷贝（节省内存），JVM只为静态分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配，可用类名直接访问（方便），当然也可以通过对象来访问（但是这是不推荐的）。
　对于实例变量，没创建一个实例，就会为实例变量分配一次内存，实例变量可以在内存中有多个拷贝，互不影响（灵活）。

所以一般在需要实现以下两个功能时使用静态变量：
 在对象之间共享值时
 方便访问变量时

2、静态方法

静态方法可以直接通过类名调用，任何的实例也都可以调用，
因此静态方法中不能用this和super关键字，不能直接访问所属类的实例变量和实例方法(就是不带static的成员变量和成员成员方法)，只能访问所属类的静态成员变量和成员方法。
因为实例成员与特定的对象关联！这个需要去理解，想明白其中的道理，不是记忆！！！
因为static方法独立于任何实例，因此static方法必须被实现，而不能是抽象的abstract。

例如为了方便方法的调用，Java API中的Math类中所有的方法都是静态的，而一般类内部的static方法也是方便其它类对该方法的调用。

静态方法是类内部的一类特殊方法，只有在需要时才将对应的方法声明成静态的，一个类内部的方法一般都是非静态的

3、static代码块

　static代码块也叫静态代码块，是在类中独立于类成员的static语句块，可以有多个，位置可以随便放，它不在任何的方法体内，JVM加载类时会执行这些静态的代码块，如果static代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次。例如：

　利用静态代码块可以对一些static变量进行赋值，最后再看一眼这些例子，都有一个static的main方法，这样JVM在运行main方法的时候可以直接调用而不用创建实例。

4、static和final一块用表示什么

static final用来修饰成员变量和成员方法，可简单理解为“全局常量”！
对于变量，表示一旦给值就不可修改，并且通过类名可以访问。
对于方法，表示不可覆盖，并且可以通过类名直接访问。

有时你希望定义一个类成员，使它的使用完全独立于该类的任何对象。通常情况下，类成员必须通过它的类的对象访问，但是可以创建这样一个成员，它能够被它自己使用，而不必引用特定的实例。在成员的声明前面加上关键字static(静态的)就能创建这样的成员。

如果一个成员被声明为static，它就能够在它的类的任何对象创建之前被访问，而不必引用任何对象。你可以将方法和变量都声明为static。static 成员的最常见的例子是main( ) 。因为在程序开始执行时必须调用main() ，所以它被声明为static。

声明为static的变量实质上就是全局变量。

当声明一个对象时，并不产生static变量的拷贝，而是该类所有的实例变量共用同一个static变量。

声明为static的方法有以下几条限制：

• 它们仅能调用其他的static 方法。
• 它们只能访问static数据。
• 它们不能以任何方式引用this 或super（关键字super 与继承有关，在下一章中描述）。

如果你需要通过计算来初始化你的static变量，你可以声明一个static块，Static 块仅在该类被加载时执行一次。

下面的例子显示的类有一个static方法，一些static变量，以及一个static 初始化块：

/**
 * ClassName: UseStatic <br/>
 * Function: Demonstrate static variables，methods，and blocks
 * date: 2017年12月2日 下午10:21:03 <br/>
 *
 * @author Administrator
 * @version 1.0
 * @since JDK 1.7
 */
class UseStatic {
    static int a = 3;
    static int b;

    static void meth(int x) {
        System.out.println("x = " + x);
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("b = " + b);
    }

    static {
        System.out.println("Static block initialized.");
        b = a * 4;
    }

    public static void main(String args[]) {
        meth(42);
    }
}

一旦UseStatic 类被装载，所有的static语句被运行。

首先，a被设置为3，接着static 块执行(打印一条消息)，最后，b被初始化为a*4 或12。然后调用main()，main() 调用meth() ，把值42传递给x。3个println ( ) 语句引用两个static变量a和b，以及局部变量x 。

注意：在一个static 方法中引用任何实例变量都是非法的。

下面是该程序的输出：

Static block initialized.
x = 42
a = 3
b = 12

在定义它们的类的外面，static 方法和变量能独立于任何对象而被使用。这样，你只要在类的名字后面加点号运算符即可。例如，如果你希望从类外面调用一个static方法，你可以使用下面通用的格式：

classname.method( ) 

这里，classname 是类的名字，在该类中定义static方法。

可以看到，这种格式与通过对象引用变量调用非static方法的格式类似。一个static变量可以以同样的格式来访问——类名加点号运算符。这就是Java 如何实现全局功能和全局变量的一个控制版本。

下面是一个例子。在main() 中，static方法callme() 和static 变量b在它们的类之外被访问。

class StaticDemo {
    static int a = 42;
    static int b = 99;

    static void callme() {

        System.out.println("a = " + a);
    }
}

 

public class StaticByName {

    public static void main(String args[]) {
        StaticDemo.callme();
        System.out.println("b = " + StaticDemo.b);
    }
}

下面是该程序的输出：

a = 42
b = 99

不加static修饰的成员是对象成员，也就是归每个对象所有的。

加static修饰的成员是类成员，就是可以由一个类直接调用，为所有对象共有的

 

笔试新网银行遇到的一个选择题：

package com.test.www.d0302;

/**
 * ClassName:ClassA <br/>
 * Function: TODO  <br/>
 * Date:     2018年3月14日 下午9:52:07 <br/>
 * @author   prd-lxw
 * @version   1.0
 * @since    JDK 1.7
 * @see      
 */
public class ClassA {
    static {
        System.out.println("static A");
    }

    {
        System.out.println("no static A");
    }

    public ClassA() {
        System.out.println("new A");
    }

}

package com.test.www.d0302;

/**
 * ClassName:ClassB <br/>
 * Function: TODO  <br/>
 * Date:     2018年3月14日 下午9:54:24 <br/>
 * @author   prd-lxw
 * @version   1.0
 * @since    JDK 1.7
 * @see      
 */
public class ClassB extends ClassA {
    static {
        System.out.println("Static B");
    }

    {
        System.out.println("no static B");
    }

    public ClassB() {
        System.out.println("new B");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ClassB();
        new ClassB();
    }

}

 

 执行ClassB，结果：

static A
Static B
no static A
new A
no static B
new B
no static A
new A
no static B
new B

 

初始化时候，先从父类静态块初始化，然后子类静态块；非静态块随着对象的初始化而初始化，但是在对象初始化之前

静态块只初始化一次，非静态块在每次对象初始化时候都初始化