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【面试】java什么时候要用static

KeleLLXin 2020-11-09 17:33 原文

static关键字是在我们编写代码和阅读代码时碰到的常见的一个关键字，在学习java基础时就学过了，这也是各大公司的面试官喜欢在面试时问到的知识点之一。虽然大概知道是什么，但完整的表达出来还是有点难度，容易遗漏一些地方，所以做一下整理。

在类中，使用 static 修饰符修饰的属性（成员变量）称为静态变量，也可以称为类变量，常量称为静态常量，方法称为静态方法或类方法，它们统称为静态成员，归整个类所有。静态成员不依赖于类的特定实例，被类的所有实例共享，就是说 static 修饰的方法或者变量不需要依赖于对象来进行访问，只要这个类被加载，Java 虚拟机就可以根据类名找到它们。
调用静态成员的语法形式如下：

类名.静态成员

注意：
static 修饰的成员变量和方法，从属于类。
普通变量和方法从属于对象。
静态方法不能调用非静态成员，编译会报错。

静态变量

类的成员变量可以分为以下两种：
静态变量（或称为类变量），指被 static 修饰的成员变量。
实例变量，指没有被 static 修饰的成员变量。

静态变量与实例变量的区别如下：

1）静态变量
运行时，Java 虚拟机只为静态变量分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配。
在类的内部，可以在任何方法内直接访问静态变量。
在其他类中，可以通过类名访问该类中的静态变量。

2）实例变量
每创建一个实例，Java 虚拟机就会为实例变量分配一次内存。
在类的内部，可以在非静态方法中直接访问实例变量。
在本类的静态方法或其他类中则需要通过类的实例对象进行访问。

静态变量在类中的作用如下：
静态变量可以被类的所有实例共享，因此静态变量可以作为实例之间的共享数据，增加实例之间的交互性。
如果类的所有实例都包含一个相同的常量属性，则可以把这个属性定义为静态常量类型，从而节省内存空间。例如，在类中定义一个静态常量 PI。
public static double PI = 3.14159256;

例 1
创建一个带静态变量的类，然后在 main() 方法中访问该变量并输出结果。

public class StaticVar {
    public static String str1 = "Hello";
    public static void main(String[] args) {
        String str2 = "World!";
        // 直接访问str1
        String accessVar1 = str1+str2;
        System.out.println("第 1 次访问静态变量，结果为："+accessVar1);
        // 通过类名访问str1
        String accessVar2 = StaticVar.str1+str2;
        System.out.println("第 2 次访问静态变量，结果为："+accessVar2);
        // 通过对象svt1访问str1
        StaticVar svt1 = new StaticVar();
        svt1.str1 = svt1.str1+str2;
        String accessVar3 = svt1.str1;
        System.out.println("第3次访向静态变量，结果为："+accessVar3);
        // 通过对象svt2访问str1
        StaticVar svt2 = new StaticVar();
        String accessVar4 = svt2.str1+str2;
        System.out.println("第 4 次访问静态变量，结果为："+accessVar4);
    }
}

运行该程序后的结果如下所示。

第 1 次访问静态变量，结果为：HelloWorld!
第 2 次访问静态变量，结果为：HelloWorld!
第 3 次访向静态变量，结果为：HelloWorld!
第 4 次访问静态变量，结果为：HelloWorld!World!

从运行结果可以看出，在类中定义静态的属性（成员变量），在 main() 方法中可以直接访问，也可以通过类名访问，还可以通过类的实例对象来访问。

注意：静态变量是被多个实例所共享的。

静态方法

与成员变量类似，成员方法也可以分为以下两种：
静态方法（或称为类方法），指被 static 修饰的成员方法。
实例方法，指没有被 static 修饰的成员方法。

静态方法与实例方法的区别如下：
静态方法不需要通过它所属的类的任何实例就可以被调用，因此在静态方法中不能使用 this 关键字，也不能直接访问所属类的实例变量和实例方法，但是可以直接访问所属类的静态变量和静态方法。另外，和 this 关键字一样，super 关键字也与类的特定实例相关，所以在静态方法中也不能使用 super 关键字。
在实例方法中可以直接访问所属类的静态变量、静态方法、实例变量和实例方法。
例 2
创建一个带静态变量的类，添加几个静态方法对静态变量的值进行修改，然后在 main( ) 方法中调用静态方法并输出结果。

public class StaticMethod {
    public static int count = 1;    // 定义静态变量count
    public int method1() {    
        // 实例方法method1
        count++;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method1()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static int method2() {    
        // 静态方法method2
        count += count;    // 访问静态变量count并赋值
        System.out.println("在静态方法 method2()中的 count="+count);    // 打印count
        return count;
    }
    public static void PrintCount() {    
        // 静态方法PrintCount
        count += 2;
        System.out.println("在静态方法 PrintCount()中的 count="+count);    // 打印count
    }
    public static void main(String[] args) {
        StaticMethod sft = new StaticMethod();
        // 通过实例对象调用实例方法
        System.out.println("method1() 方法返回值 intro1="+sft.method1());
        // 直接调用静态方法
        System.out.println("method2() 方法返回值 intro1="+method2());
        // 通过类名调用静态方法，打印 count
        StaticMethod.PrintCount();
    }
}

运行该程序后的结果如下所示。

在静态方法 method1()中的 count=2
method1() 方法返回值 intro1=2
在静态方法 method2()中的 count=4
method2() 方法返回值 intro1=4
在静态方法 PrintCount()中的 count=6

在该程序中，静态变量 count 作为实例之间的共享数据，因此在不同的方法中调用 count，值是不一样的。从该程序中可以看出，在静态方法 method1() 和 PrintCount() 中是不可以调用非静态方法 method1() 的，而在 method1() 方法中可以调用静态方法 method2() 和 PrintCount()。

在访问非静态方法时，需要通过实例对象来访问，而在访问静态方法时，可以直接访问，也可以通过类名来访问，还可以通过实例化对象来访问。

静态代码块

静态代码块指 Java 类中的 static{ } 代码块，主要用于初始化类，为类的静态变量赋初始值，提升程序性能。

静态代码块的特点如下：
静态代码块类似于一个方法，但它不可以存在于任何方法体中。
静态代码块可以置于类中的任何地方，类中可以有多个静态初始化块。
Java 虚拟机在加载类时执行静态代码块，所以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。
如果类中包含多个静态代码块，则 Java 虚拟机将按它们在类中出现的顺序依次执行它们，每个静态代码块只会被执行一次。
静态代码块与静态方法一样，不能直接访问类的实例变量和实例方法，而需要通过类的实例对象来访问。
例 3
编写一个 Java 类，在类中定义一个静态变量，然后使用静态代码块修改静态变量的值。最后在 main() 方法中进行测试和输出。

public class StaticCode {
    public static int count = 0;
    {
        count++;
        System.out.println("非静态代码块 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块1 count=" + count);
    }
    static {
        count++;
        System.out.println("静态代码块2 count=" + count);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("*************** StaticCode1 执行 ***************");
        StaticCode sct1 = new StaticCode();
        System.out.println("*************** StaticCode2 执行 ***************");
        StaticCode sct2 = new StaticCode();
    }
}

如上述示例，为了说明静态代码块只被执行一次，特地添加了非静态代码块作为对比，并在主方法中创建了两个类的实例对象。上述示例的执行结果为：

静态代码块1 count=1
静态代码块2 count=2
*************** StaticCode1 执行 ***************
非静态代码块 count=3
*************** StaticCode2 执行 ***************
非静态代码块 count=4

上述代码中 { } 代码块为非静态代码块，非静态代码块是在创建对象时自动执行的代码，不创建对象不执行该类的非静态代码块。代码域中定义的变量都是局部的，只有域中的代码可以调用。

常见误区

（以下转自: https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3799052.html ）
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。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？

public class Main {　　
   static int value = 33;

   public static void main(String[] args) throws Exception{
       new Main().printValue();
   }

   private void printValue(){
       int value = 3;
       System.out.println(this.value);
   }
}

\\输出结果
33

　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。

　　具体原因可以参考这篇博文的讨论：http://www.debugease.com/j2se/178932.html

常见面试题

1.下面这段代码的输出结果是什么？

public class Test extends Base{
    static{
        System.out.println("test static");
    }    
    public Test(){
        System.out.println("test constructor");
    }   
    public static void main(String[] args) {
        new Test();
    }
}
 
class Base    
    static{
        System.out.println("base static");
    }
    public Base(){
        System.out.println("base constructor");
    }
}

输出结果

base static
test static
base constructor
test constructor

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？

public class Test {
    Person person = new Person("Test");
    static{
        System.out.println("test static");
    }
     
    public Test() {
        System.out.println("test constructor");
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        new MyClass();
    }
}
 
class Person{
    static{
        System.out.println("person static");
    }
    public Person(String str) {
        System.out.println("person "+str);
    }
}
 
 
class MyClass extends Test {
    Person person = new Person("MyClass");
    static{
        System.out.println("myclass static");
    }
     
    public MyClass() {
        System.out.println("myclass constructor");
    }
}

输出结果

test static
myclass static
person static
person Test
test constructor
person MyClass
myclass constructor

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？

public class Test {
     
    static{
        System.out.println("test static 1");
    }
    public static void main(String[] args) {
         
    }
     
    static{
        System.out.println("test static 2");
    }
}

输出结果

test static 1
test static 2

　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。

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