【转】Java中static关键字用法总结

1.     静态方法 
通常,在一个类中定义一个方法为static,那就是说,无需本类的对象即可调用此方法

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。

class Simple {

static void go() {

System.out.println("Welcome");

}

}

public class Cal {

public static void main(String[] args) {

Simple.go();

}

}

调用一个静态方法就是“类名.方法名”,静态方法的使用很简单如上所示。一般来说,静态方法常常为应用程序中的其它类提供一些实用工具所用,在Java的类库中大量的静态方法正是出于此目的而定义的。

2. 静态变量

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。静态变量与静态方法类似。所有此类实例共享此静态变量,也就是说在类装载时,只分配一块存储空间,所有此类的对象都可以操控此块存储空间,当然对于final则另当别论了

class Value {

static int c = 0;

static void inc() {

c++;

}

}

public class Count2 {

public static void prt(String s) {

System.out.print(s);

}

public static void main(String[] args) {

Value v1, v2;

v1 = new Value();

v2 = new Value();

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

v1.inc();

prt(" v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

}

}

结果为:v1.c=0  v2.c=0 v1.c=1  v2.c=1

由此可以证明它们共享一块存储区。static变量有点类似于C中的全局变量的概念。

值得探讨的是静态变量的初始化问题。

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:

class Value3 {

static int c = 0;

Value3() {

c = 15;

}

Value3(int i) {

c = i;

}

static void inc() {

c++;

}

}

public class Count {

public static void prt(String s) {

System.out.println(s);

}

Value3 v = new Value3(10);

static Value3 v1v2;

static {//此即为static块

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

v1 = new Value3(27);

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

v2 = new Value3(15);

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

}

public static void main(String[] args) {

Count ct = new Count();

prt("ct.c=" + ct.v.c);

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

v1.inc();

prt("v1.c=" + v1.c + "  v2.c=" + v2.c);

prt("ct.c=" + ct.v.c);

}

}

结果为:v1.c=0  v2.c=0

v1.c=27  v2.c=27

v1.c=15  v2.c=15

ct.c=10

v1.c=10  v2.c=10

v1.c=11  v2.c=11

ct.c=11

这个程序展示了静态初始化的各种特性。如果你初次接触Java,结果可能令你吃惊。可能会对static后加大括号感到困惑。首先要告诉你的是,static定义的变量会优先于任何其它非static变量,不论其出现的顺序如何。正如在程序中所表现的,虽然v出现在v1和v2的前面,但是结果却是v1和v2的初始化在v的前面。在static{后面跟着一段代码,这是用来进行显式的静态变量初始化,这段代码只会初始化一次,且在类被第一次装载时。如果你能读懂并理解这段代码,会帮助你对static关键字的认识。在涉及到继承的时候,会先初始化父类的static变量,然后是子类的,依次类推。

3.静态类

通常一个普通类不允许声明为静态的,只有一个内部类才可以。这时这个声明为静态的内部类可以直接作为一个普通类来使用,而不需实例一个外部类。

public class StaticCls {

public static void main(String[] args) {

OuterCls.InnerCls oi = new OuterCls.InnerCls();

}

}

class OuterCls {

public static class InnerCls {

InnerCls() {

System.out.println("InnerCls");

}

}

}

结果为:InnerCls

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。

5.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。

 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)。

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)。

static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。

 问题一  : 类什么时候被加载/类加载时机???:

有如下几个类,我先运行TestA,再运行TestB,那么:

class A:

  1. public class A {
  2. public static int a = 6;
  3. }

class TestA:

  1. public class TestA {
  2. public static void main(String args[]) {
  3. A a = new A();
  4. a.a++;
  5. System.out.println(a.a);
  6. }
  7. }

class TestB:

  1. public class TestB {
  2. public static void main(String args[]) {
  3. A b = new A();
  4. System.out.println(b.a);
  5. }
  6. }

(1)运行TestA的时候输出的结果是什么?

7

(2)运行TestB的时候输出的结果是什么?

6

(3)运行TestA和TestB的结果为什么相同或不相同?

两段程序入口都是main,程序进入mian 后开始开始加载A类,加载过程中会给 a赋值, main函数结束,程序结束,释放内存,第二次又是一个新的类加载过程。

注意,如下特殊情况:

如下代码

【转】Java中static关键字用法总结
Java代码

package test01;     

class FinalStatic {     

    public static final int A = 4 + 4;     

    static {
System.out.println("如果执行了,证明类初始化了……");
} } public class MyTest03 { /**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
System.out.println(FinalStatic.A);
} }
【转】Java中static关键字用法总结

结果是只打印出了8,证明类并没有初始化。反编译源码发现class里面的内容是

public static final int A = 8;

也就是说编译器很智能的、在编译的时候自己就能算出4+4是8,是一个固定的数字。没有什么未知的因素在里面。

将代码稍微改一下

public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);

这个时候静态块就执行了,证明类初始化了。在静态final变量在编译时不定的情况下。如果客户程序这个时候访问了该类的静态变量,那就会对类进行初始化,所以尽量静态final变量尽量没什么可变因素在里面1,否则性能会有所下降。


问题 2 : 类加载内部机制 ?:

原文出处 : http://www.blogjava.net/GavinMiao/archive/2011/09/01/357739.html

http://www.open-open.com/lib/view/open1352161045813.html


一个java文件从被加载到被卸载这个生命过程,总共要经历4哥阶段:

加载(即生成Class对象)->链接(验证+准备+解析)(即相当于jvm编译,会给类静态变量默认值)->初始化(使用前的准备,也是部分初始化JAVA代码开始,如构造函数,和类静态变量的初始值)->使用->卸载

其中加载(除了自定义加载)+链接的过程是完全由jvm负责的,什么时候要对类进行初始化工作(加载+链接在此之前已经完成了),jvm有严格的规定(四种情况):

1.遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic这4条字节码指令时,加入类还没进行初始化,则马上对其进行初始化工作。

其实就是3种情况:

  a .用new实例化一个类时

  b.读取或者设置类的静态字段时(不包括被final修饰的静态字段,因为他们已经被塞进常量池了)

  特殊情况:public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);//静态final变量在编译时不定的情况

  c.以及执行静态方法的时候。

2.使用java.lang.reflect.*的方法对类进行反射调用的时候,如果类还没有进行过初始化,马上对其进行。

3.初始化一个类的时候,如果他的父亲还没有被初始化,则先去初始化其父亲。(不同于子类的构造方法,默认包含Super()方法一样。)

4.当jvm启动时,用户需要指定一个要执行的主类(包含static void main(String[] args)的那个类),则jvm会先去初始化这个类。

以上4种预处理称为对一个类进行主动的引用,其余的其他情况,称为被动引用,都不会触发类的初始化。下面也举了些被动引用的例子:

【转】Java中static关键字用法总结
 * 被动引用情景1
* 通过子类引用父类的静态字段,不会导致子类的初始化
* @author volador
*
*/
class SuperClass{
static{
System.out.println("super class init.");
}
public static int value=123;
} class SubClass extends SuperClass{
static{
System.out.println("sub class init.");
}
} public class test{
public static void main(String[]args){
System.out.println(SubClass.value);
} }
【转】Java中static关键字用法总结

输出结果是:super class init。

【转】Java中static关键字用法总结
 * 被动引用情景2
* 通过数组引用来引用类,不会触发此类的初始化
* @author volador
*
*/
public class test{
public static void main(String[] args){
SuperClass s_list=new SuperClass[10];
}
}
【转】Java中static关键字用法总结

输出结果:没输出

【转】Java中static关键字用法总结
 * 被动引用情景3
* 常量在编译阶段会被存入调用类的常量池中,本质上并没有引用到定义常量类类,所以自然不会触发定义常量的类的初始化
* @author root
*
*/
class ConstClass{
static{
System.out.println("ConstClass init.");
}
public final static String value="hello";
} public class test{
public static void main(String[] args){
System.out.println(ConstClass.value);
}
}
【转】Java中static关键字用法总结

输出结果:hello(tip:在编译的时候,ConstClass.value已经被转变成hello常量放进test类的常量池里面了)


1. Classloader的作用,概括来说就是将编译后的class装载、加载到机器内存中,为了以后的程序的执行提供前提条件。

【转】Java中static关键字用法总结
package test01;     

class Singleton {     

    public static Singleton singleton = new Singleton();
public static int a;
public static int b = 0; private Singleton() {
super();
a++;
b++;
} public static Singleton GetInstence() {
return singleton;
} } public class MyTest { /**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();
System.out.println(mysingleton.a);
System.out.println(mysingleton.b);
} }
【转】Java中static关键字用法总结

一般不假思索的结论就是,a=1,b=1。给出的原因是:a、b都是静态变量,在构造函数调用的时候已经对a和b都加1了。答案就都是1。但是运行完后答案却是a=1,b=0。

下面我们将代码稍微变一下

Java代码

  1. public static Singleton singleton = new Singleton();
  2. public static int a;
  3. public static int b = 0;

的代码部分替换成

Java代码

  1. public static int a;
  2. public static int b = 0;
  3. public static Singleton singleton = new Singleton();

效果就是刚才预期的a=1,b=1。

为什么呢,这3句无非就是静态变量的声明、初始化,值的变化和声明的顺序还有关系吗?Java不是面向对象的吗?怎么和结构化的语言似地,顺序还有关系。这个就是和Java虚拟机JVM加载类的原理有着直接的关系。

1. 类在JVM中的工作原理

要想使用一个Java类为自己工作,必须经过以下几个过程

1):类加载load:从字节码二进制文件——.class文件将类加载到内存,从而达到类的从硬盘上到内存上的一个迁移,所有的程序必须加载到内存才能工作。将内存中的class放到运行时数据区的方法区内,之后在堆区建立一个java.lang.Class对象,用来封装方法区的数据结构。这个时候就体现出了万事万物皆对象了,干什么事情都得有个对象。就是到了最底层究竟是鸡生蛋,还是蛋生鸡呢?类加载的最终产物就是堆中的一个java.lang.Class对象。

2):连接:连接又分为以下小步骤

验证:出于安全性的考虑,验证内存中的字节码是否符合JVM的规范,类的结构规范、语义检查、字节码操作是否合法、这个是为了防止用户自己建立一个非法的XX.class文件就进行工作了,或者是JVM版本冲突的问题,比如在JDK6下面编译通过的class(其中包含注解特性的类),是不能在JDK1.4的JVM下运行的。

准备:将类的静态变量进行分配内存空间、初始化默认值。(对象还没生成呢,所以这个时候没有实例变量什么事情)

新分配的空间中,所有的原始类型将被置0(int类型为0,boolean类型为false等等),引用类型将被置成null;所以singleton 也是一个属性,也被默认值为null

这阶段会为类变量(指那些静态变量)分配内存并设置类比那辆初始值的阶段,这些内存在方法区中进行分配。这里要说明一下,这一步只会给那些静态变量设置一个初始的值,而那些实例变量是在实例化对象时进行分配的。这里的给类变量设初始值跟类变量的赋值有点不同,比如下面:

public static int value=123;

在这一阶段,value的值将会是0,而不是123,因为这个时候还没开始执行任何java代码,123还是不可见的,而我们所看到的把123赋值给value的putstatic指令是程序被编译后存在于<clinit>(),所以,给value赋值为123是在初始化的时候才会执行的。

这里也有个例外:

public static final int value=123;

这里在准备阶段value的值就会初始化为123了。这个是说,在编译期,javac(还是JVM?答案:http://blog.csdn.net/cutesource/article/details/5904542)会为这个特殊的value生成一个ConstantValue属性,并在准备阶段jm就会根据这个ConstantValue的值来为value赋值了。即编译的时候,就将该值或者是对象放入常量池。

注:java程序要运行需要两次编译,一次是javac,而次是jvm。第一次也是过程中就包含常量池。

解析:把类的符号引用转为直接引用(保留)

3):类的初始化: 将类的静态变量赋予正确的初始值,这个初始值是开发者自己定义时赋予的初始值,而不是默认值。

2. 类的主动使用与被动使用

以下是视为主动使用一个类,其他情况均视为被动使用!

1):初学者最为常用的new一个类的实例对象(声明不叫主动使用)

2):对类的静态变量进行读取、赋值操作的。(静态,final且值确定是常量,是编译时确定的,调用的时候直接用,不会加载对应的类)

3):直接调用类的静态方法。

4):反射调用一个类的方法。

5):初始化一个类的子类的时候,父类也相当于被程序主动调用了(如果调用子类的静态变量是从父类继承过来并没有复写的,那么也就相当于只用到了父类的东东,和子类无关,所以这个时候子类不需要进行类初始化)。

6):直接运行一个main函数入口的类。

所有的JVM实现(不同的厂商有不同的实现,有人就说IBM的实现比Sun的要好……)在首次主动调用类和接口的时候才会初始化他们。

1. 类的加载方式

1):本地编译好的class中直接加载

2):网络加载:java.net.URLClassLoader可以加载url指定的类(即网络下载字节码,并加载)

3):从jar、zip等等压缩文件加载类,自动解析jar文件找到class文件去加载util类

4):从java源代码文件动态编译成为class文件(动态生成字节码)

2. 类加载器

JVM自带的默认加载器

1):根类加载器:bootstrap,由C++编写,所有Java程序无法获得。

2):扩展类加载器:由Java编写。

3):系统类、应用类加载器:由Java编写。

用户自定义的类加载器:java.lang.ClassLoader的子类,用户可以定制类的加载方式。每一个类都包含了加载他的ClassLoader的一个引用——getClass().getClassLoader()。如果返回的是null,证明加载他的ClassLoader是根加载器bootstrap。

如下代码

这里面的指针就是C++的指针

1. 回顾那个诡异的代码

从入口开始看

Singleton mysingleton = Singleton.GetInstence();

是根据内部类的静态方法要一个Singleton实例。

这个时候就属于主动调用Singleton类了。

之后内存开始加载Singleton类

1):对Singleton的所有的静态变量分配空间,赋默认的值,所以在这个时候,singleton=null、a=0、b=0。注意b的0是默认值,并不是咱们手工为其赋予的的那个0值。

2):之后对静态变量赋值,这个时候的赋值就是我们在程序里手工初始化的那个值了。此时singleton = new Singleton();调用了构造方法。构造方法里面a=1、b=1。之后接着顺序往下执行。

3):

  1. public static int a;
  2. public static int b = 0;

a没有赋值,保持原状a=1。b被赋值了,b原先的1值被覆盖了,b=0。所以结果就是这么来的。类中的静态块static块也是顺序地从上到下执行的。


2. 编译时常量、非编译时常量的静态变量

如下代码

Java代码

  1. package test01;
  2. class FinalStatic {
  3. public static final int A = 4 + 4;
  4. static {
  5. System.out.println("如果执行了,证明类初始化了……");
  6. }
  7. }
  8. public class MyTest03 {
  9. /**
  10. * @param args
  11. */
  12. public static void main(String[] args) {
  13. System.out.println(FinalStatic.A);
  14. }
  15. }

结果是只打印出了8,证明类并没有初始化。反编译源码发现class里面的内容是

public static final int A = 8;

也就是说编译器很智能的、在编译的时候自己就能算出4+4是8,是一个固定的数字。没有什么未知的因素在里面。

将代码稍微改一下

public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);//静态final变量在编译时不定的情况

//思考 什么是常量? 什么样的静态变量被放进常量池? 

//java文件编译成class 再编译成本机可执行的代码。

同时分析下 :

用final修饰就是代表常量,当常量被设定后,一般情况下就不允许再进行更改

public static final int A = 4 + new Random().nextInt(10);(变量,类常亮)(JVM编译阶段,不会进入常量池)

public final int A = 4 + new Random().nextInt(10);(变量,对象常量)(JVM编译阶段,不会进入常量池)

public final int A = 4 + 4;(恒量,无论程序运行多少次,。值都不变)(JVM编译阶段,会进入常量池)

这个时候静态块就执行了,证明类初始化了。在静态final变量在编译时不定的情况下。如果客户程序这个时候访问了该类的静态变量,那就会对类进行初始化,所以尽量静态final变量尽量没什么可变因素在里面1,否则性能会有所下降。

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