重新认识java(六) ---- java中的另类:static关键字(附代码块知识)

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2017.02.10 14:43* 字数 3958

你知道么,static的用法至少有五种?

初识static

static是“静态”的意思,这个大家应该都清楚,静态变量,静态方法大家也都能随口道来。但是,你真的理解静态变量和静态方法么?除了这些static还有什么用处?

事实上,static大体上有五种用法:

  • 静态导入。
  • 静态变量。
  • 静态方法。
  • 静态代码段。
  • 静态内部类。

接下来,我们将逐个看一下这些用法。

静态导入

也许有的人是第一次听说静态导入,反正我在写这篇文章之前是不清楚static还可以这样用的。什么是静态导入呢?我们先来看一段代码:

public class OldImport {
    public static void main(String[] args) {
        double a = Math.cos(Math.PI / 2);
        double b = Math.pow(2.4,1.2);

        double r = Math.max(a,b);

        System.out.println(r);
    }
}

看到这段代码,你有什么想说的么?啥?没有?你不觉得Math出现的次数太多了么?

恩,你觉得好像是有点多,怎么办呢?看下面:

import static java.lang.Math.*;

public class StaticImport {
    public static void main(String[] args) {
        double a = cos(PI / 2);
        double b = pow(2.4,1.2);

        double r = max(a,b);

        System.out.println(r);
    }
}

这就是静态导入。我们平时使用一个静态方法的时候,都是【类名.方法名】,使用静态变量的时候都是【类名.变量名】,如果一段代码中频繁的用到了这个类的方法或者变量,我们就要写好多次类名,比如上面的Math,这显然不是喜欢偷懒的程序员所希望做的,所以出现了静态导入的功能。

静态导入,就是把一个静态变量或者静态方法一次性导入,导入后可以直接使用该方法或者变量,而不再需要写对象名。

怎么样,是不是觉得很方便?如果你以前不知道这个,你大概在窃喜,以后可以偷懒了。先别高兴的太早,看下面的代码:

import static java.lang.Double.*;
import static java.lang.Integer.*;
import static java.lang.Math.*;
import static java.text.NumberFormat.*;

public class ErrorStaticImport {
    // 输入半径和精度要求,计算面积
    public static void main(String[] args) {
        double s = PI * parseDouble(args[0]);
        NumberFormat nf = getInstance();
        nf.setMaximumFractionDigits(parseInt(args[1]));
        formatMessage(nf.format(s));
    }
    // 格式化消息输出
    public static void formatMessage(String s){
        System.out.println(" 圆面积是:"+s);
    }
}

就这么一段程序,看着就让人火大:常量PI,这知道,是圆周率;parseDouble 方法可能是Double 类的一个转换方法,这看名称也能猜测到。那紧接着的getInstance 方法是哪个类的?是ErrorStaticImport本地类的方法?不对呀,没有这个方法,哦,原来是NumberFormate 类的方法,这和formateMessage 本地方法没有任何区别了。这代码也太难阅读了,这才几行?要是你以后接别人的代码,看到成千上万行这种代码大概你想死的心都有了吧?

所以,不要滥用静态导入!!!不要滥用静态导入!!!不要滥用静态导入!!!

正确使用静态导入的姿势是什么样子的呢?

import java.text.NumberFormat;

import static java.lang.Double.parseDouble;
import static java.lang.Integer.parseInt;
import static java.lang.Math.PI;
import static java.text.NumberFormat.getInstance;

public class ErrorStaticImport {
    // 输入半径和精度要求,计算面积
    public static void main(String[] args) {
        double s = PI * parseDouble(args[0]);
        NumberFormat nf = getInstance();
        nf.setMaximumFractionDigits(parseInt(args[1]));
        formatMessage(nf.format(s));
    }
    // 格式化消息输出
    public static void formatMessage(String s){
        System.out.println(" 圆面积是:"+s);
    }
}

没错,这才是正确的姿势,你使用哪个方法或者哪个变量,就把他导入进来,而不要使用通配符(*)!

并且,由于不用写类名了,所以难免会和本地方法混淆。所以,本地方法在起名字的时候,一定要起得有意义,让人一看这个方法名大概就能知道你这个方法是干什么的,而不是什么method1(),method2(),鬼知道你写的是什么。。

总结:

  • 不使用*通配符,除非是导入静态常量类(只包含常量的类或接口)。
  • 方法名是具有明确、清晰表象意义的工具类。

这里有一个小插曲,就是我在用idea写示例代码的时候,想用通配符做静态导入,结果刚写完,idea自动给我改成非通配符的了,嘿我这暴脾气,我再改成通配符!特喵的。。又给我改回去了。。。事实证明,用一个好的IDE,是可以提高效率,比呢且优化好你的代码的,有的时候后,想不优化都不行。哈哈哈,推荐大家使用idea。

静态变量

这个想必大家都已经很熟悉了。我就再啰嗦几句。

java类提供了两种类型的变量:用static修饰的静态变量和不用static修饰的成员变量。

  • 静态变量属于类,在内存中只有一个实例。当jtbl所在的类被加载的时候,就会为该静态变量分配内存空间,该变量就可以被使用。jtbl有两种被使用方式:【类名.变量名】和【对象.变量名】。

  • 实例变量属于对象,只有对象被创建后,实例对象才会被分配空间,才能被使用。他在内存中存在多个实例,只能通过【对象.变量名】来使用。

    第一篇文章《万物皆对象》中讲过,java的内存大体上有四块:堆,栈,静态区,常量区。

    其中的静态区,就是用来放置静态变量的。当静态变量的类被加载时,虚拟机就会在静态区为该变量开辟一块空间。所有使用该静态变量的对象都访问这一个空间。

一个例子学习静态变量与实例变量

public class StaticAttribute {
    public static int staticInt = 10;
    public static int staticIntNo ;
    public int nonStatic = 5;

    public static void main(String[] args) {
        StaticAttribute s = new StaticAttribute();

        System.out.println("s.staticInt= " + s.staticInt);
        System.out.println("StaticAttribute.staticInt= " + StaticAttribute.staticInt);

        System.out.println("s.staticIntNo= " + s.staticIntNo);
        System.out.println("StaticAttribute.staticIntNo= " + StaticAttribute.staticIntNo);

        System.out.println("s.nonStatic= " + s.nonStatic);

        System.out.println("使用s,让三个变量都+1");

        s.staticInt ++;
        s.staticIntNo ++;
        s.nonStatic ++;

        StaticAttribute s2 = new StaticAttribute();

        System.out.println("s2.staticInt= " + s2.staticInt);
        System.out.println("StaticAttribute.staticInt= " + StaticAttribute.staticInt);

        System.out.println("s2.staticIntNo= " + s2.staticIntNo);
        System.out.println("StaticAttribute.staticIntNo= " + StaticAttribute.staticIntNo);

        System.out.println("s2.nonStatic= " + s2.nonStatic);

    }
}
//        结果:
//        s.staticInt= 10
//        StaticAttribute.staticInt= 10
//        s.staticIntNo= 0
//        StaticAttribute.staticIntNo= 0
//        s.nonStatic= 5
//        使用s,让三个变量都+1
//        s2.staticInt= 11
//        StaticAttribute.staticInt= 11
//        s2.staticIntNo= 1
//        StaticAttribute.staticIntNo= 1
//        s2.nonStatic= 5

从上例可以看出,静态变量只有一个,被类拥有,所有对象都共享这个静态变量,而实例对象是与具体对象相关的。

与c++不同的是,在java中,不能在方法体中定义static变量,我们之前所说的变量,都是类变量,不包括方法内部的变量。

那么,静态变量有什么用途呢?

静态变量的用法

最开始的代码中有一个静态变量 --- PI,也就是圆周率。为什么要把它设计为静态的呢?因为我们可能在程序的任何地方使用到这个变量,如果不是静态的,那么我们每次使用这个变量的时候都要创建一个Math对象,不仅代码臃肿而且浪费了内存空间。

所以,当你的某一个变量会经常被外部代码访问的时候,可以考虑设计为静态的。

静态方法

同样,静态方法大家应该也比较熟悉了。就是在定义类的时候加一个static修饰符。

与静态变量一样,java类也同时提供了static方法和非static方法。

  • static方法是类的方法,不需要创建对象就可以使用,比如Math类里面的方法。使用方法【对象.方法名】或者【类名.方法名】
  • 非static方法是对象的方法,只有对象呗创建出来以后才可以被使用。使用方法【对象.方法名】

static怎么用代码写我想大家都知道,这里我就不举例了,你们看着烦,我写着也烦。

注意事项

static方法中不能使用this和super关键字,不能调用非static方法,只能访问所属类的静态变量和静态方法。因为当static方法被调用的时候,这个类的对象可能还没有创建,即使已经被创建了,也无法确认调用那个对象的方法。不能访问非静态方法同理。

用途---单例模式

static的一个很常见的用途是实现单例模式。单例模式的特点是一个类只能有一个实例,为了实现这一功能,必须隐藏该类的构造函数,即把构造函数声明为private,并提供一个创建对象的方法。我们来看一下怎么实现:

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

    private Singleton() {
        
    }
}

这个类,只会有一个对象。

其他

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,当声明它类的对象时,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。

静态方法的用场

静态变量可以被非静态方法调用,也可以被静态方法调用。但是静态方法只能被静态方法调用。

一般工具方法会设计为静态方法,比如Math类中的所有方法都是惊天的,因为我们不需要Math类的实例,我们只是想要用一下里面的方法。所以,你可以写一个通用的 工具类,然后里面的方法都写成静态的。

静态代码块

在讲静态代码块之前,我们先来看一下,什么是代码块。

什么是代码块

所谓代码块就是用大括号将多行代码封装在一起,形成一个独立的数据体,用于实现特定的算法。一般来说代码块是不能单独运行的,它必须要有运行主体。在Java中代码块主要分为四种:普通代码块,静态代码块,同步代码块和构造代码块。

四种代码块

  • 普通代码块

    普通代码块是我们用得最多的也是最普遍的,它就是在方法名后面用{}括起来的代码段。普通代码块是不能够单独存在的,它必须要紧跟在方法名后面。同时也必须要使用方法名调用它。

    public void common(){  
        System.out.println("普通代码块执行");  
    } 
  • 静态代码块

静态代码块就是用static修饰的用{}括起来的代码段,它的主要目的就是对静态属性进行初始化。

静态代码块可以有多个,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。

看一段代码:

public class Person{
    private Date birthDate;
     
    public Person(Date birthDate) {
        this.birthDate = birthDate;
    }
     
    boolean isBornBoomer() {
        Date startDate = Date.valueOf("1990");
        Date endDate = Date.valueOf("1999");
        return birthDate.compareTo(startDate)>=0 && birthDate.compareTo(endDate) < 0;
    }
} 

isBornBoomer是用来这个人是否是1990-1999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:

public class Person{
    private Date birthDate;
    private static Date startDate,endDate;
    static{
        startDate = Date.valueOf("1990");
        endDate = Date.valueOf("1999");
    }
     
    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。

  • 同步代码块

使用 synchronized 关键字修饰,并使用“{}”括起来的代码片段,它表示同一时间只能有一个线程进入到该方法块中,是一种多线程保护机制。

等讲多线程的时候,在详细讲解这种代码块~

  • 构造代码块

在类中直接定义没有任何修饰符、前缀、后缀的代码块即为构造代码块。我们明白一个类必须至少有一个构造函数,构造函数在生成对象时被调用。构造代码块和构造函数一样同样是在生成一个对象时被调用,那么构造代码在什么时候被调用?如何调用的呢?

看一段代码:

public class CodeBlock {
    private int a = 1;
    private int b ;
    private int c ;
    //静态代码块
    static {
        int a = 4;
        System.out.println("我是静态代码块1");
    }
    //构造代码块
    {
        int a = 0;
        b = 2;
        System.out.println("构造代码块1");
    }

    public CodeBlock(){
        this.c = 3;
        System.out.println("构造函数");
    }

    public int add(){

        System.out.println("count a + b + c");
        return a + b + c;
    }
    //静态代码块
    static {
        System.out.println("我是静态代码块2,我什么也不做");
    }
    //构造代码块
    {
        System.out.println("构造代码块2");
    }
    public static void main(String[] args) {
        CodeBlock c = new CodeBlock();
        System.out.println(c.add());

        System.out.println();
        System.out.println("*******再来一次*********");
        System.out.println();

        CodeBlock c1 = new CodeBlock();
        System.out.println(c1.add());
    }
}
//结果:
//我是静态代码块1
//我是静态代码块2,我什么也不做
//构造代码块1
//构造代码块2
//构造函数
//count a + b + c
//6
//
//*******再来一次*********
//
//构造代码块1
//构造代码块2
//构造函数
//count a + b + c
//6

这段代码综合了构造代码块,普通代码块和静态代码块。我们来总结一下:

  • 静态代码块只会执行一次。有多个静态代码块时按顺序依次执行。
  • 构造代码块每次创建新对象时都会执行。有多个时依次执行。
  • 执行顺序:静态代码块 > 构造代码块 > 构造函数。
  • 构造代码块和静态代码块有自己的作用域,作用域内部的变量不影响作用域外部。

构造代码块的应用场景:

1、 初始化实例变量
如果一个类中存在若干个构造函数,这些构造函数都需要对实例变量进行初始化,如果我们直接在构造函数中实例化,必定会产生很多重复代码,繁琐和可读性差。这里我们可以充分利用构造代码块来实现。这是利用编译器会将构造代码块添加到每个构造函数中的特性。

2、 初始化实例环境
一个对象必须在适当的场景下才能存在,如果没有适当的场景,则就需要在创建对象时创建此场景。我们可以利用构造代码块来创建此场景,尤其是该场景的创建过程较为复杂。构造代码会在构造函数之前执行。

静态内部类

被static修饰的内部类,它可以不依赖于外部类实例对象而被实例化,而通常的内部类需要在外部类实例化后才能实例化。静态内部类不能与外部类有相同的名字,不能访问外部类的普通成员变量,只能访问内部类中的静态成员和静态方法(包括私有类型)。

由于还没有详细讲解过内部类,这里先一笔带过,在讲解内部类的时候会详细分析静态内部类。

只有内部类才能被static修饰,普通的类不可以。

总结

本文内容就先到这里,我们再来回顾一下学了什么:

  • static关键字的五种用法:

    • 静态导入
    • 静态变量
    • 静态方法
    • 静态代码块
  • 代码块

  • 普通代码块
  • 静态代码块
  • 构造代码块
  • 同步代码块

回忆一下这些知识点的内容,如果想不起来,记得翻上去再看一遍~

彩蛋 ------ 继承+代码块的执行顺序

如果既有继承,又有代码块,执行的顺序是怎样呢?

public class Parent {
    static {
        System.out.println("父类静态代码块");
    }

    {
        System.out.println("父类构造代码块");
    }

    public Parent(){
        System.out.println("父类构造函数");
    }
}

class Children extends Parent {
    static {
        System.out.println("子类静态代码块");
    }
    {
        System.out.println("子类构造代码块");
    }
    public Children(){
        System.out.println("子类构造函数");
    }

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

//结果:
//父类静态代码块
//子类静态代码块
//父类构造代码块
//父类构造函数
//子类构造代码块
//子类构造函数

结果你也知道了:

先执行静态内容(先父类后子类),然后执行父类非静态,最后执行子类非静态。(非静态包括构造代码块和构造函数,构造代码块先执行)


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java提高
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