解析Java中的static关键字
一.static关键字使用场景
static关键字主要有以下5个使用场景：
1.1、静态变量
把一个变量声明为静态变量通常基于以下三个目的：
- 作为共享变量使用
- 减少对象的创建
- 保留唯一副本
第一种比较容易理解，由于static变量在内存中只会存在一个副本，所以其可以作为共享变量使用，比如要定义一个全局配置、进行全局计数。如：
public class carconstants {
// 全局配置,一般全局配置会和final一起配合使用, 作为共享变量
public static final int max_car_num = 10000;
}
public class carfactory {
// 计数器
private static int createcarnum = 0;
public static car createcar() {
if (createcarnum > carconstants.max_car_num) {
throw new runtimeexception("超出最大可生产数量");
}
car c = new car();
createcarnum++;
return c;
}
public static getcreatecarnum() {
return createcarnum;
}
}
第二种虽然场景不多，但是基本在每个工程里面都会使用到，比如声明loggger变量：
private static final logger logger = logfactory.getloggger(myclass.class);
实际上，如果把static去掉也是可行的，比如：
private final logger logger = logfactory.getloggger(myclass.class);
这样一来，对于每个myclass的实例化对象都会拥有一个logger，如果创建了1000个myclass对象，则会多出1000个logger对象，造成资源的浪费，因此通常会将logger对象声明为static变量，这样一来，能够减少对内存资源的占用。
第三种最经典的场景莫过于单例模式了，单例模式由于必须全局只保留一个副本，所以天然和static的初衷是吻合的，用static来修饰再合适不过了。
public class singleton {
private static volatile singleton singleton;
private singleton() {}
public static singleton getinstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
1.2、静态方法
将一个方法声明为静态方法，通常是为了方便在不创建对象的情况下调用。这种使用方式非常地常见，比如jdk的collections类中的一些方法、单例模式的getinstance方法、工厂模式的create/build方法、util工具类中的方法。
1.3、静态代码块
静态代码块通常来说是为了对静态变量进行一些初始化操作，比如单例模式、定义枚举类：
单例模式
public class singleton {
private static singleton instance;
static {
instance = new singleton();
}
private singleton() {}
public static singleton getinstance() {
return instance;
}
}
枚举类
public enum weekdayenum {
monday(1,"周一"),
tuesday(2, "周二"),
wednesday(3, "周三"),
thursday(4, "周四"),
friday(5, "周五"),
saturday(6, "周六"),
sunday(7, "周日");
private int code;
private string desc;
weekdayenum(int code, string desc) {
this.code = code;
this.desc = desc;
}
private static final map<integer, weekdayenum> week_enum_map = new hashmap<integer, weekdayenum>();
// 对map进行初始化
static {
for (weekdayenum weekday : weekdayenum.values()) {
week_enum_map.put(weekday.getcode(), weekday);
}
}
public static weekdayenum findbycode(int code) {
return week_enum_map.get(code);
}
public int getcode() {
return code;
}
public void setcode(int code) {
this.code = code;
}
public string getdesc() {
return desc;
}
public void setdesc(string desc) {
this.desc = desc;
}
}
1.4、静态内部类
内部类一般情况下使用不是特别多，如果需要在外部类里面定义一个内部类，通常是基于外部类和内部类有很强关联的前提下才去这么使用。
在说静态内部类的使用场景之前，我们先来看一下静态内部类和非静态内部类的区别：
非静态内部类对象持有外部类对象的引用（编译器会隐式地将外部类对象的引用作为内部类的构造器参数）；而静态内部类对象不会持有外部类对象的引用
由于非静态内部类的实例创建需要有外部类对象的引用，所以非静态内部类对象的创建必须依托于外部类的实例；而静态内部类的实例创建只需依托外部类；
并且由于非静态内部类对象持有了外部类对象的引用，因此非静态内部类可以访问外部类的非静态成员；而静态内部类只能访问外部类的静态成员；
两者的根本性区别其实也决定了用static去修饰内部类的真正意图：
- 内部类需要脱离外部类对象来创建实例
- 避免内部类使用过程中出现内存溢出
第一种是目前静态内部类使用比较多的场景，比如jdk集合中的entry、builder设计模式。
hashmap entry：
builder设计模式：
public class person {
private string name;
private int age;
private person(builder builder) {
this.name = builder.name;
this.age = builder.age;
}
public static class builder {
private string name;
private int age;
public builder() {
}
public builder name(string name) {
this.name = name;
return this;
}
public builder age(int age) {
this.age=age;
return this;
}
public person build() {
return new person(this);
}
}
public string getname() {
return name;
}
public void setname(string name) {
this.name = name;
}
public int getage() {
return age;
}
public void setage(int age) {
this.age = age;
}
}
// 在需要创建person对象的时候
person person = new person.builder().name("张三").age(17).build();
第二种情况一般出现在多线程场景下，非静态内部类可能会引发内存溢出的问题，比如下面的例子：
public class task {
public void oncreate() {
// 匿名内部类, 会持有task实例的引用
new thread() {
public void run() {
//...耗时操作
};
}.start();
}
}
上面这段代码中的：
new thread() {
public void run() {
//...耗时操作
};
}.start();
声明并创建了一个匿名内部类对象，该对象持有外部类task实例的引用，如果在在run方法中做的是耗时操作，将会导致外部类task的实例迟迟不能被回收，如果task对象创建过多，会引发内存溢出。
优化方式：
public class task {
public void oncreate() {
subtask subtask = new subtask();
subtask.start();
}
static class subtask extends thread {
@override
public void run() {
//...耗时操作
}
}
}
1.5、静态导入
静态导入其实就是import static，用来导入某个类或者某个包中的静态方法或者静态变量。如下面这段代码所示：
import static java.lang.math.pi;
public class mathutils {
public static double calcirclearea(double r) {
// 可以直接用 math类中的静态变量pi
return pi * r * r;
}
}
这样在书写代码的时候确实能省一点代码，但是会影响代码可读性，所以一般情况下不建议这么使用。
二.static变量和普通成员变量区别
static变量和普通成员变量主要有以下4点区别：
- 区别1：所属不同。static变量属于类，不单属于任何对象；普通成员变量属于某个对象
- 区别2：存储区域不同。static变量位于方法区；普通成员变量位于堆区。
- 区别3：生命周期不同。static变量生命周期与类的生命周期相同；普通成员变量和其所属的对象的生命周期相同。
- 区别4：在对象序列化时（serializable），static变量会被排除在外（因为static变量是属于类的，不属于对象）
三.类的构造器到底是不是static方法？
关于类的构造器是否是static方法有很多争议，在《java编程思想》一书中提到“类的构造器虽然没有用static修饰，但是实际上是static方法”，个人认为这种说法有点欠妥，原因如下：
1）在类的构造器中，实际上有一个隐藏的参数this引用，this是跟对象绑定的，也就是说在调用构造器之前，这个对象已经创建完毕了才能出现this引用。而构造器的作用是干什么的呢？它负责在创建一个实例对象的时候对实例进行初始化操作，即jvm在堆上为实例对象分配了相应的存储空间后，需要调用构造器对实例对象的成员变量进行初始化赋值操作。
2）我们再来看static方法，由于static不依赖于任何对象就可以进行访问，也就是说和this是没有任何关联的。从这一层面去讲，类的构造器不是static方法
3）从jvm指令层面去看，类的构造器不是static方法，我们先看一下下面这段代码：
class person {
private string name;
public person(string name) {
this.name = name;
}
public static void create() {
}
}
public class main {
public static void main(string[] args) {
person.create();
person p = new person("jack");
}
}
这段代码反编译之后的字节码如下：
从上面可以看出，在调用static方法是调用的是invokestatic指令，而在调用类的构造器时实际上执行的是invokespecial指令，而这2个指令在jvm规范中的解释如下：
可以看出，这2个指令的用途是完全不同的，invokestatic定义很清楚，就是用来调用执行static方法，而invokespecial用来调用实例方法，用来特殊调用父类方法、private方法和类的构造器。
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