java static关键字 万字详解
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一、为什么需要static关键字：
给大家举一个简单的例子吧。雷电将军自从发布了眼狩令以后，由于夺取的神之眼越来越多，将军幕府做账的没一会儿就算不清了。幸好，新来的管账儿会用Java，就自告奋勇地想用Java帮雷电将军编个小程序。以下是他写的代码 :
package knowledge.polymorphism.about_static.eyecut;
public class Captive { //Captive,俘虏的意思；代表被缴获神之眼的对象。
private String name;
public Captive() {};
public Captive(String name) {this.name = name;}
public void setName() {this.name = name;}
public String getName() {return name;}
public void recycle_eyes() {
System.out.println(getName() + "的神之眼被收回🌶！");
}
}
class Recycle {
public static void main(String[] args) {
int count = 0; //count变量用于统计累计收回的神之眼的数量。
Captive wanye = new Captive("万叶");
wanye.recycle_eyes();
++count;
Captive shenli = new Captive("神里凌华");
shenli.recycle_eyes();
++count;
Captive heart_sea = new Captive("珊瑚宫心海");
heart_sea.recycle_eyes();
++count;
//...............................
System.out.println("--------------------------------------------");
System.out.println("当前已回收了" + count + "枚神之眼.");
}
}
运行结果 :
可以看到，管账儿的思路还是很清晰的。他通过创建Captive类对象来代表被回收了神之眼的对象。又在main方法中定义了count变量存储已缴获神之眼的数量，并且每缴获一枚神之眼就让count变量自增加一。
但是，大家看完这段代码后，有没有感觉有丶不对劲？
就up自己来说，我看完这段代码后想提出两个疑问——
①.从count变量的用途来看，它与Captive类有着较为密切的关系，但count变量却定义在了Captive类之外。这是否违背了OOP编程的基本理念？
②.count变量定义在了Recycle类的main方法中，如果以后我们想单独调用count变量，该怎么整？
诶，这显然是不可回避的两个问题。那么，怎么避免这种情况呢？这不，我们的static关键字来了，今天咱们就给管账儿的好好上一课。
二、static关键字概述 :
1.作用 :
static，静止的，静态的。static关键字可用于修饰类的成员。
修饰成员变量时，将被修饰的成员变量称为“类变量”，或者“静态变量”，“静态属性”。
修饰成员方法时，将被修饰的成员方法称为“类方法”，或者“静态方法”。
2.使用 :
使用static非常简单，我们只需要在定义成员变量或者成员方法时，在它们之前加上一个“static”即可。但要注意，平时我们在定义这些类的成员时，往往也会用访问权限修饰符修饰，那static关键字要写到访问权限修饰符之前呢还是之后呢？
答案是都可以，但是up建议大家写在访问权限修饰符之后，既符合绝大多数程序🐒的编程习惯，也符合IDEA默认的一个顺序，如下所示 :
//修饰成员变量
private static String name;
//修饰成员方法
public static String getName() {
return name;
}
那如何调用我们定义好的这些“类变量” 和 “类方法” 呢？
调用类变量——类名.成员变量名;
调用类方法——类名.成员方法名(形参);
／／其实也可以通过对象来调用。
三、static修饰成员变量详解 :
1.特点 :
①被static修饰修饰的成员变量，也就是类变量，被本类所有对象共享——即该类所有对象都可以对它进行二次更改。
②从ＪＤＫ８.０开始，static修饰的成员变量位于堆空间中。
说明 : 当类加载器将含有static修饰的成员变量的类加载到方法区时，会根据反射机制生成一个字节码文件对象，即Class对象。Class对象在堆空间中，而static变量保存在Class实例的尾部。如下图所示 : （即所有对象访问的某个类变量，其实就是那一份）
2.细节 :
①什么时候考虑使用static关键字?
当我们需要让某个类的所有对象都共享一个变量时，就可以考虑使用类变量（静态变量）。比如 : 某个Java培训机构要统计所有学员的累计交费总额，就可以在学员类中将学费属性设置为静态属性。再比如我们开篇举的雷电将军眼狩令的例子，我们可在俘虏类中定义count静态属性，每个俘虏类对象共享count变量。
②静态变量和非静态变量的区别？
静态变量被该类所有对象共享；而非静态变量是被每个对象独享。
内存角度 :
静态变量在堆空间的Class实例中，该类所有对象都是通过地址值继而找到Class实例中真正的类变量，它们共享的某个静态变量，是唯一的；而非静态变量是每创建一个新对象，都会在堆空间开辟空间，并且这块空间的一部分会用来存储非静态变量的内容，所以每个对象都各自有各自的非静态变量，不唯一。
访问方式 :
在上文static的使用中，我们提了一嘴——类变量既可以通过“类名.”的形式来调用，也可以通过“对象.”的形式来调用，但是建议大家优先使用“类名.”的形式来访问类变量。这里还要补充一点：在访问类变量时，也要遵循访问权限修饰符的规则。比如，如果某个类的一个静态属性为私有的，那么你就不能在其他类中直接访问这个静态属性。
而对于非静态属变量，非静态变量不能通过“类名.”的形式来访问，只能通过“对象.”的形式来访问。并且非静态属性的访问也要遵循访问权限修饰符的规则。
③关于静态变量的初始化问题 :
静态变量的初始化在类加载时就已经执行完毕了。因此，静态变量的使用与是否创建了该类对象无关，只与该类是否加载有关；只要静态变量所在的类加载完毕，就可以使用该类的静态变量了。
④关于静态变量的生命周期 :
如上一条所述。类变量的生命周期是随着类的加载开始，并随着类的回收而消亡的，与对象无关。
⑤关于公有静态常量 :
随意修改静态变量的值在某些情况下是有危险的，因此，为了降低风险，可以同时用final关键字修饰静态变量(一般写在static之后），使其称为静态常量；若想要让这个静态常量为大家所共同使用，可以使用public访问权限修饰符进行修饰，即公有静态常量。如下 :
//静态常量
final static String name = "Cyan";
//公有静态常量
public static final String sex = "male";
对于静态常量来说，只能通过在定义时为其赋初值；或者先定义，在静态代码块中为其赋值的方法来进行初始化。不可以在构造器中进行静态常量的初始化。原因其实也很简单，静态属性的初始化是随着类的加载就执行完毕的，而构造器是在初始化对象时才会被调用，你加载类时发现这个静态属性没有初始化，就是不行。(PS : 关于静态代码块，文章后面up附上了链接，这里大家先了解一下即可）
而且在单独调用静态常量时，如果该静态常量在定义时就进行了初始化，则不会引起类的加载，这是因为jvm在编译阶段对类做了编译优化。但如果在定义静态常量时没有直接进行初始化，而是在静态代码块中进行了初始化，那么调用该静态常量时，其所在的类还是会被加载。(其特征就是类中的静态代码块被执行）
3.演示 :
①对于静态变量和非静态变量访问方式的演示 :
up以Sample_1类作为第一个演示类，以Test_1类作为测试类。老规矩，为了简洁，up将Test_1类写在了Sample_1类的源文件中，Sample_1类，Test_1类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Sample_1 {
//静态成员变量
static String name_1;
//非静态成员变量
String name_0;
}
class Test_1 {
public static void main(String[] args) {
//访问静态变量
//通过类名访问
Sample_1.name_1 = "Cyan";
System.out.println("类名.name_1 = " + Sample_1.name_1);
System.out.println("-----------------------------------------");
//通过对象访问
Sample_1 s1 = new Sample_1(); //s1对象
System.out.println("s1's name_1 = " + s1.name_1);
Sample_1 sp1 = new Sample_1(); //ss1对象
System.out.println("sp1's name_1 = " + sp1.name_1);
System.out.println("-----------------------------------------");
//某个对象修改了静态变量的值，其他所有对象再次访问时，即是修改后的值。
sp1.name_1 = "Rain";
System.out.println("s1's name_1 = " + s1.name_1);
System.out.println("sp1's name_1 = " + sp1.name_1);
System.out.println("-----------------------------------------");
//访问非静态变量
//只能通过对象访问
s1.name_0 = "Five";
System.out.println("s1's name_0 = " + s1.name_0);
//Sample_1.name_0; //这么访问会报错，因为非静态变量不能通过类名来访问。
System.out.println("sp1's name_0 = " + sp1.name_0);
}
}
运行结果 :
通过代码和运行结果我们可以看出，当我们更改了静态变量的值时，所有对象访问该静态变量都是修改后的值。而对于非静态变量，一个对象更改了其非静态变量的值后，丝毫不会影响另一个对象访问自己的非静态变量时的值。
②对访问静态变量时需遵循访问权限的演示 :
up以Sample_2类作为第二个演示类，以Test_2类作为测试类。
Sample_2类，Test_2类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Sample_2 {
//私有的静态变量
private static String color = "Cyan";
//默认的静态变量
static double score = 411;
}
class Test_2 {
public static void main(String[] args) {
//System.out.println("color = " + Sample_2.color);
System.out.println("score = " + Sample_2.score);
}
}
运行结果 :
如代码所示，我们在Sample_2类中定义了两个静态变量。score变量无访问修饰符，默认本包下可以使用。我们当然可以在Test_2类中直接访问score变量；而对于color变量，color变量为Sample_2类私有的成员变量，因此不能直接跨类使用。如果你想在Test_2类中直接调用color变量，就会报错，如下图所示 :
③对“眼狩令”问题中管账儿写的代码做出改进 :
改进后的代码如下 : (注意count变量的变化）
package knowledge.polymorphism.about_static.eyecut;
/** Captive,俘虏的意思；代表被缴获神之眼的对象。*/
public class Captive {
private String name;
static int count = 0; //count变量用于统计累计收回的神之眼的数量。
public Captive() {};
public Captive(String name) {this.name = name;}
public void setName() {this.name = name;}
public String getName() {return name;}
public void recycle_eyes() {
System.out.println(getName() + "的神之眼被收回🌶！");
}
}
class Recycle {
public static void main(String[] args) {
Captive wanye = new Captive("万叶");
wanye.recycle_eyes();
++Captive.count;
Captive shenli = new Captive("神里凌华");
shenli.recycle_eyes();
++Captive.count;
Captive heart_sea = new Captive("珊瑚宫心海");
heart_sea.recycle_eyes();
++Captive.count;
//...............................
System.out.println("--------------------------------------------");
System.out.println("当前已回收了" + Captive.count + "枚神之眼.");
}
}
运行结果 :
如代码所示，我们将原先在Recycle类main方法中的count变量定义到了Captive类中，并且将count变量设置为了静态变量。那么首先，负责统计Captive对象累计被回收神之眼的数量的count变量与Captive类之间有了关系。其次，将来便可以直接通过Captive类的类名来访问count变量，也有利于程序将来的扩展。
④对“培训机构收钱统计”的模拟演示 :
up以Student类作为第四个演示类，以Charge类作为测试类。我们在Student类中定义tuition静态变量用于存储总的学费。
Student类，Charge类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Student {
static double tuition = 0; //静态变量tuition，用于存储总的学费
private String name; //学生的姓名
private String ID; //学生的ID
private String project; //学生的交费项目
public Student(String name, String ID, String project) {
this.name = name;
this.ID = ID;
this.project = project;
}
public void showTuition() {
System.out.println("当前累计收学费 " + tuition + " RMB.");
}
}
class Charge {
public static void main(String[] args) {
//创建学生对象，并修改学生类中静态变量tuition的值。
Student cyan = new Student("Cyan", "20210001", "Spring Boot");
System.out.println("0001号学员Cyan，学习Spring Boot，花费10000.");
Student.tuition += 10000;
cyan.showTuition();
System.out.println("---------------------------------------");
Student five = new Student("Five", "20210002", "mysql");
System.out.println("0002号学员Cyan，学习mysql，花费5500.");
Student.tuition += 5500;
five.showTuition();
System.out.println("---------------------------------------");
Student rain = new Student("Rain", "20210003", "k8s");
System.out.println("0003号学员Rain，学习k8s，花费3700.");
Student.tuition += 3700;
rain.showTuition();
}
}
运行结果 :
⑤公有静态常量演示 :
up以Demo类为第五个演示类。以Test_5为测试类。演示内容分为两部分，第一部分我们演示一下静态常量的初始化，第二部分演示一下调用静态常量时引起的类的加载的问题。
第一部分 :
Demo类，Test_5类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Demo {
//静态常量
static final String name = "Cyan";
//公有静态常量
public static final int age = 20;
//关于静态常量的初始化：
//1.在定义时就初始化，就像我们上面写得一样.
//2.在静态代码块中初始化，如下 :
public static final String sex;
static {
sex = "male";
}
//3.PS : 静态常量不能在构造器中初始化，如下是错误的写法 :
/*
public static final String hobby;
public Demo() {
hobby = "basketball";
}
*/
}
class Test_5 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("name = " + Demo.name);
System.out.println("age = " + Demo.age);
System.out.println("sex = " + Demo.sex);
}
}
运行结果 :
第二部分 :
Demo类，Test_5类代码如下 :
我们先在Demo类中定义一个静态常量hobby，并且在定义时就给它赋初值。接着在测试类中调用这个静态常量，看看静态代码块中的内容会不会被执行。
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Demo {
//测试————关于调用类的静态常量时，类的加载问题
//静态常量在定义时已经初始化
static final String hobby = "music";
static {
System.out.println("这句话输出，说明第一个静态代码块被执行");
System.out.println("hobby = " + hobby);
}
}
class Test_5 {
public static void main(String[] args) {
//直接调用hobby静态常量
System.out.println("hobby = " + Demo.hobby);
}
}
运行结果 :
可以看到，在输出语句中调用了静态常量hobby，但是类中的静态代码块并没有被执行，说明调用hobby静态常量并没有导致类的加载。
接着，我们再来定义一个静态常量color，并在另一个静态代码块中为其赋初值。在测试类中调用该静态常量，测试静态代码块中的内容会不会执行。
Demo类，Test_5类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.fields;
public class Demo {
//测试————关于调用类的静态常量时，类的加载问题
//静态常量在定义时已经初始化
static final String hobby = "music";
static {
System.out.println("这句话输出，说明第一个静态代码块被执行");
System.out.println("hobby = " + hobby);
System.out.println("-----------------------------------");
}
//静态常量在定义时未初始化，而是在静态代码块中完成了初始化
static final String color;
static {
color = "cyan";
System.out.println("这句话输出，说明第二个静态代码块被执行");
System.out.println("color = " + color);
System.out.println("-----------------------------------");
}
}
class Test_5 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("hobby = " + Demo.hobby);
System.out.println("color = " + Demo.color);
}
}
运行结果 :
我们来分析一下输出结果 :
首先，main函数第一条输出语句中调用了Demo.hobby，hobby是静态常量，并且是个在定义时就已经赋了初值的静态常量，因此调用Demo.hobby时不会加载类，静态代码块中的语句也就不会执行。但是，main函数第二条输出语句中调用了Demo.color，color也是静态常量，但它是个在定义时没有赋初值，而在静态代码块中才进行了初始化的静态常量，因此调用Demo.color时会加载类，静态代码块随着类的加载而被执行。因此，控制台上按照定义的顺序先后打印出了两个代码块中的内容。类加载后，才打印出了输出语句中的color变量。
四、static修饰成员方法详解 :
1.静态方法 :
static关键字修饰的成员方法，称为静态方法 或 类方法（只需在非静态方法的访问权限修饰符后面增加一个static关键字即可）。调用静态方法同调用静态变量类似，既可以通过对象来调用，也可以通过类名来调用，当然，一般情况下均使用类名调用。
需要注意的是——静态方法中没有引用this，也没有super。因此，在静态方法中不能访问非静态成员。而在非静态方法，是可以访问静态成员和非静态成员的。当然，以上两点都必须在满足访问权限修饰符的前提下。（一定要牢记红色加粗字体）
2.静态方法的使用场景 :
只需要访问静态成员，且不涉及到任何和对象相关的成员，所需参数均可由形参列表显式提供，这时候我们就可以定义静态方法。
up光这么说多少有些抽象，大家可以想想静态方法的特点——静态方法可以通过类名来调用，无需创建对象，要不为啥叫类方法。其实就是这么回事儿。比如我们有名的工具类Arrays类，打开Arrays类的源码，查看它的Structure你会发现，Arrays类中定义非常多的方法，而且它们无一例外都是静态方法，如下GIF所示 :
其实，判断这些方法是不是静态方法不需要一个一个地点开查看，有个小技巧——注意看上面演示图中——每个方法的图标左下角都有一个类似于镂空菱形的小玩意儿，其实这就表示该方法用了static修饰。你也可以自己试着写一个方法验证一下。
话说回来，当我们使用Arrays类的这些方法时，比如我们最常见的toString()，或者sort() 等方法，我们不需要创建Arrays类对象，而是直接通过类名来调用——“Arrays.toString()”，“Arrays.sort()”，等等。这就是静态方法的使用场景，要不为什么管Arrays类叫工具类呢。
3.静态方法的生命周期 :
静态方法和非静态方法都是随着类的加载开始，将结构信息存储在方法区，并随着类的回收而消亡。
4.静态方法的案例演示 :
说实话，也没啥演示的😂。给大家演示一下工具类静态方法的调用和自定义静态方法的调用吧。up以TestStaticMethod类和Demo类为栗，我们在TestStaticMethod类中定义一个数组，并用Arrays类的sort方法对其进行排序，再遍历排序后的数组。在Demo类中定义一个静态方法，然后在TestStaticMehtod类中的main方法中利用类名来调用该静态方法。
TestStaticMethod类和Demo类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.about_static.method;
import java.util.Arrays;
public class TestStaticMethod {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[]{11, 5, 2, 985, 211, 5};
//调用Arrays类的静态方法sort() 对当前数组进行正向排序。
Arrays.sort(array);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println("数组第" + (i + 1) + "个元素是：" + array[i]);
}
System.out.println("---------------------------------------");
//调用自己瞎jb写的静态方法
Demo.roll_up();
}
}
class Demo {
//在Demo类中定义一个静态方法，该方法仅作为演示，无实际意义
public static void roll_up() {
System.out.println("卷死👴了！");
}
}
5.静态成员的特点总结 :
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关键字修饰的成员变量或者成员方法不需要依赖于对象来进行访问，只取决于类是否被加载，只要这个类被加载，jvm就可以根据类名找到它们，直接“类名.___”的形式就可以调用。
五、深入理解main函数（main形式说明） :
1.main形式回顾 :
public static void main(String[] args) { //方法体（代码） }
Δmain函数是所有程序的唯一入口，由jvm来调用。
public class Demo_main {
public static void main(String[] args) {
//Codes
}
}
2.main形式解析 :
①为什么访问权限修饰符是public？
因为main函数是一切程序的入口，jvm需要调用类的main() 方法来开启一个程序的执行。而jvm要想调用main() 方法，就必须要求main() 方法是公共的，否则不满足jvm的访问条件。如果我们去掉main函数前面的public修饰符，main函数将无法被jvm执行，如下GIF图演示 :
②为什么要用static修饰？
在static关键字的万字详解篇中，我们提到了静态方法的使用场景——当我们只需要访问静态成员，不需要访问该类对象的状态，和该类的对象并无什么瓜葛时，可以在该类中根据需要定义若干静态方法。我们也举了Arrays类等工具类的例子。
回到main函数上，对于main函数所在的类，jvm并不需要创建该类的对象或者访问该类对象的状态，jvm的目的就是直接访问main函数，所以main函数必须设置为static类型——静态方法。其实前提都是因为main函数的作用——充当程序的唯一入口。
一样的，如果我们去掉main函数前面的static关键字，main函数将无法被jvm执行，如下GIF图演示 :
③关于返回值类型 :
jvm仅将main函数当作程序的入口来使用，不需要你返回任何值，自然main函数的返回值类型定义为void类型。举一个不是特别恰当的例子：你把马桶当作程序，马桶盖子当作main函数。那么，你平时大号是不是都需要先找到马桶盖子，然后打开，后面up就不做详细阐述了，反正打开马桶盖必须是首要条件，而且再经过你的一系列操作，最后结束，再盖上马桶盖子。我想，你不会希望在你大号完毕后，马桶再给你吐出一些东西来吧😅？其实就是一个道理。
④关于形参列表 :
main函数的形参是“String[] args”，显然args表示一个String类型的数组。但是要知道，main函数是jvm来调用的，因此想直接传入实参还没那么容易。有两种途径可以解决 :
①DOS命令，不知道大家还记不记得😂。就是cmd那黑窗口。在DOS中给main函数传入实参的使用格式如下 :
java 运行的类型 第一个参数 第二个参数 第三个参数 第四个参数 第五个参数......
传入的参数之间要在分割处打空格。给大家举个例子演示一下 :
up在桌面新建了一个txt文件，文件重命名给它改成.java后缀，如下图所示 :
在Demo.java文件中写入“输出args数组内容”的代码，如下图所示 : (因为up使用DOS存在乱码问题，因此这里只能使用英文了，望理解😂。
然后按下win + R进入运行界面，在运行界面中输入CMD进入DOS界面；接着，在DOS界面输入 "cd Desktop" 命令敲回车进入桌面，然后通过javac命令进行编译，编译后就可以使用java命令运行了，如下GIF图演示（===分多张图演示===） :
在演示的GIF图中大家可以看到，Demo.java文件编译后，up在运行时手动传入了三个实参Cyan，Rain和TY，并且都随着打印args数组的语句的执行而成功输出了。
②IDEA设置。要想在IDEA中也达到类似的——手动给main函数传入实参的效果，需要你单独更改类的Program arguments。大家可以在IDEA的Run(运行)一栏，依次点击Run ---> Edit Configurations ---> 找到Program arguments，然后在Program arguments一栏中手动给出当前类main函数的实参，多个实参中间仍然以空格分割。
up以Demo_main为例，如下GIF演示图所示（分多张演示图） :
可以看到，在未设置参数时直接运行Demo_main类，无输出结果；而通过更改Program arguments参数，成功打印出了args数组中传入的实参。
⑤关于main函数中调用本类成员的问题 :
①我们可以在main函数中直接调用本类的静态成员（类变量和类方法）。
up还是以Demo_main类举个栗子吧，Demo_main类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.mainEX;
public class Demo_main {
private static String name = "Cyan";
public static void Haha() {
System.out.println("哈哈哈哈哈哈哈哈哈");
}
public static void main(String[] args) {
Haha();
System.out.println("name = " + name);
}
}
运行结果 :
如图所示，main方法调用本类的静态成员不需要通过类名的形式，而是直接用就可以。
②main函数并不能直接访问本类的非静态成员。
如果你非想访问，必须在main函数中创建一个该类的对象，然后再通过对象的形式去访问类中的非静态成员。仍以Demo_main类为栗，Demo_main类代码如下 :
package knowledge.polymorphism.mainEX;
public class Demo_main {
private String name = "Cyan";
public void Haha() {
System.out.println("哈哈哈哈哈哈哈哈哈");
}
public static void main(String[] args) {
Demo_main demo_main = new Demo_main();
demo_main.Haha();
System.out.println("name = " + demo_main.name);
}
}
运行结果 :
🆗, 以上就是对main函数形式上的一些解释。
六、关于静态代码块的说明 :
"静态代码块"相关部分讲解非常详细，因此篇幅较长。为了避免影响大家的阅读体验，up把关于java 代码块的一些说明单独拎了出来，链接如下 :
https://blog.csdn.net/TYRA9/article/details/128997395?spm=1001.2014.3001.5501
七、总结 :
🆗，以上就是关于static关键字的一些知识点分享。我们从雷电将军的“眼狩令”开始引入为什么需要static关键字。接着又详细分享了关于static修饰属性和行为的一些注意点，又举了诸如main函数形式解读和静态代码块这些static的具体应用。 感谢阅读！
System.out.println("END------------------------------------------------------------");
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