java中的关键字static

原文链接：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/70110497
昨晚面试中被问到，没能回答出来。这篇答疑文章写得非常好，无一字可增删，遂直接复制。

在平时开发当中，我们经常会遇见static关键字。这篇文章就把java中static关键字的使用方法的原理进行一个深入的分析。先给出这篇文章的大致脉络：

首先，描述了static关键字去修饰java类、方法、变量、代码块的方法
然后，从底层分析static关键字，
接下来，给出static的一些使用场景和案例
最后，对static进行一个总结，包括和普通变量的区分。
OK，开始今天的文章。

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。对于这个概念，下面根据static关键字的四个基本使用来描述。然后在下一部分再来去分析static的原理，希望你能认真读完。

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();
    }
}

============= 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。

父类静态变量
父类静态代码块
子类静态变量
子类静态代码块
父类普通变量
父类普通代码块
父类构造函数
子类普通变量
子类普通代码块
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

Father static
Son static
Father constructor
Son constructor

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。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。

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