java static关键字理解

文章大纲:
1.为什么static会有这样的效果?
2.static的使用
3.static误区
4.static面试题

static的魔法效果是:
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。

为什么static会有这样的效果

这是一个简单的java程序创建的过程,我们可以看到,在类的首次加载的时候会去执行static的变量或者块,它是先于对象被加载的。所以不依赖于对象

JVM对这些static的东西只加载一次和分配一次内存。

static关键字的作用是:方便在没有创建对象的情况下来进行调用(方法/变量)

(不想了解可以跳过这个部分)

关于java内存的一些知识

寄存器: JVM内部虚拟寄存器,存取速度非常快,程序不可控制。

栈: 保存局部变量的值,包括:a.用来保存基本数据类型的值;b.保存类的 实例 ,即堆区 对象 的引用(指针)。也可以用来保存加载方法时的帧。


堆: 用来存放动态产生的数据,比如new出来的 对象 。注意创建出来的对象只包含属于各自的成员变量,并不包括成员方法。因为同一个类的对象拥有各自的成员变量,存储在各自的堆中,但是他们共享该类的方法,并不是每创建一个对象就把成员方法复制一次。

常量池: JVM为每个已加载的类型维护一个常量池,常量池就是这个类型用到的常量的一个有序集合。包括直接常量(基本类型,String)和对其他类型、方法、字段的 符号引用(1) 。池中的数据和数组一样通过索引访问。由于常量池包含了一个类型所有的对其他类型、方法、字段的符号引用,所以常量池在Java的动态链接中起了核心作用。 常量池存在于堆中
代码段: 用来存放从硬盘上读取的源程序代码。

全局数据段: 用来存放static定义的静态成员或全局变量。分配该区时内存全部清0,结果变量的初始化为0。

通过这个我们就可以知道如果你每次都去new一个实例的对象,那么你会增加很多堆中的内存。那么你把这些都重复使用的东西放在static那里。那么就可以减少了内存的使用。下面会有一个例子来说明。

ClassA a=new ClassA();
这个语句是最常见的。 a是实例 new出来的才是对象 实例a放在栈 对象放在堆中。堆中的常量池似乎有点static的味道,把成员方法都放在里面而不是每次都复制一次。

关于java 和内存之间,有如下几点需要注意:
** 1.** 一个Java文件,只要有main入口方法,我们就认为这是一个Java程序,可以单独编译运行。
** 2.** 无论是普通类型的变量还是引用类型的变量(俗称实例),都可以作为局部变量,他们都可以出现在栈中。只不过普通类型的变量在栈中直接保存它所对应的值,而引用类型的变量保存的是一个指向堆区的指针,通过这个指针,就可以找到这个实例在堆区对应的对象。因此,普通类型变量只在栈区占用一块内存,而引用类型变量要在栈区和堆区各占一块内存。

普通变量指的是基本数据类型的那些变量,没有类的存在。引用类型的变量指的是那些类的变量(ClassA a)

3. 分清什么是实例什么是对象。Class a= new Class();此时a叫实例,而不能说a是对象。实例在栈中,对象在堆中,操作实例实际上是通过实例的指针间接操作对象。多个实例可以指向同一个对象。

比如:ClassA a=new ClassA(); ClassA a1=a; 这样就a和a1都指向同一个对象了。

4 . 栈中的数据和堆中的数据销毁并不是同步的。方法一旦结束,栈中的局部变量立即销毁,但是堆中对象不一定销毁。因为可能有其他变量也指向了这个对象,直到栈中没有变量指向堆中的对象时,它才销毁,而且还不是马上销毁,要等垃圾回收扫描时才可以被销毁。
5 . 以上的栈、堆、代码段、数据段等等都是相对于应用程序而言的。每一个应用程序都对应唯一的一个JVM实例,每一个JVM实例都有自己的内存区域,互不影响。并且这些内存区域是所有线程共享的。这里提到的栈和堆都是整体上的概念,这些堆栈还可以细分。
6 . 类的成员变量在不同对象中各不相同,都有自己的存储空间(成员变量在堆中的对象中)。而类的方法却是该类的所有对象共享的,只有一套,对象使用方法的时候方法才被压入栈,方法不使用则不占用内存。

7.栈中的数据可以共享

int a = 3; int b = 3; 编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找有没有字面值为3的地址,没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,便将b直接指向3的地址。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。
特别注意的是,这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象,如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反,通过字面值的引用来修改其值,不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例,我们定义完a与b的值后,再令a=4;那么,b不会等于4,还是等于3。在编译器内部,遇到a=4;时,它就会重新搜索栈中是否有4的字面值,如果没有,重新开辟地址存放4的值;如果已经有了,则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。 (普通变量和引用变量的区别)

static的使用:

  1. 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

文章中提供的这个例子帮助我很好的理解了static的上面那句话。 如果调用了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。

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:


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:

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(C++中的static则会隐藏变量,让其他c++文件不能访问)。

关于C++/C static关键字的文章链接:http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/14/1777441.html

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?

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。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?

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。

2.这段代码的输出结果是什么?

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。

3.这段代码的输出结果是什么?

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。

总结一下static的加载过程:

1.首先找到main函数的入口,就是那个拥有main函数的类(判断一下该类是否有父类,如果有先加载父类)进行加载。

2.加载完之后,去main函数中看看哪个类先进行初始化,然后去初始化这个类的成员变量之后再是它的构造函数(如果这个类有父类就要先初始化父类的成员变量和构造函数)

3.类加载先于类初始化 没有出现过的类先会加载进来。

文章来源:
作者:海子 出处:http://www.cnblogs.com/dolphin0520/

http://www.tuicool.com/articles/jememin

http://blog.csdn.net/peterwin1987/article/details/7571808

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