再議Java中的static關鍵字

来源:https://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2019/04/03/10651845.html
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再議Java中的static關鍵字 java中的static關鍵字在很久之前的一篇博文中已經講到過了，感興趣的朋友可以參考：《Java中的static關鍵字解析》。 今天我們再來談一談static關鍵字，這次我們側重講述static關鍵字的一些使用場景和方式，以下是本文目錄大綱： 一.static關 ...


再議Java中的static關鍵字

　　java中的static關鍵字在很久之前的一篇博文中已經講到過了，感興趣的朋友可以參考：《Java中的static關鍵字解析》。

　　今天我們再來談一談static關鍵字，這次我們側重講述static關鍵字的一些使用場景和方式，以下是本文目錄大綱：

　　一.static關鍵字使用場景

　　二.static變數和普通成員變數區別

　　三.類的構造器到底是不是static方法？

　　若有不正之處，希望諒解並歡迎批評指正。

　　請尊重作者勞動成果，轉載請標明原文鏈接：

　　https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/10651845.html

 

一.static關鍵字使用場景

　　static關鍵字主要有以下5個使用場景：

1）靜態變數

　　把一個變數聲明為靜態變數通常基於以下三個目的：

  • 作為共用變數使用

  • 減少對象的創建

  • 保留唯一副本

　　第一種比較容易理解，由於static變數在記憶體中只會存在一個副本，所以其可以作為共用變數使用，比如要定義一個全局配置、進行全局計數。如：

public class CarConstants {
　　// 全局配置,一般全局配置會和final一起配合使用, 作為共用變數
　　public static final int MAX_CAR_NUM = 10000;  
}

public class CarFactory {
　　// 計數器
　　private static int createCarNum = 0;
    
    public static Car createCar() {
      if (createCarNum > CarConstants.MAX_CAR_NUM) {
        throw new RuntimeException("超出最大可生產數量");
      }
      Car c = new Car();
      createCarNum++;
      return c;
    }
  
    public static getCreateCarNum() {
      return createCarNum;
    }
}

　　第二種雖然場景不多，但是基本在每個工程裡面都會使用到，比如聲明Loggger變數：

private static final Logger LOGGER = LogFactory.getLoggger(MyClass.class);

　　實際上，如果把static去掉也是可行的，比如：

private final Logger LOGGER = LogFactory.getLoggger(MyClass.class);

　　這樣一來，對於每個MyClass的實例化對象都會擁有一個LOGGER，如果創建了1000個MyClass對象，則會多出1000個Logger對象，造成資源的浪費，因此通常會將Logger對象聲明為static變數，這樣一來，能夠減少對記憶體資源的占用。

　　第三種最經典的場景莫過於單例模式了，單例模式由於必須全局只保留一個副本，所以天然和static的初衷是吻合的，用static來修飾再合適不過了。

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;
    }
}

2）靜態方法

　　將一個方法聲明為靜態方法，通常是為了方便在不創建對象的情況下調用。這種使用方式非常地常見，比如jdk的Collections類中的一些方法、單例模式的getInstance方法、工廠模式的create/build方法、util工具類中的方法。

3）靜態代碼塊

　　靜態代碼塊通常來說是為了對靜態變數進行一些初始化操作，比如單例模式、定義枚舉類：

  • 單例模式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

  • 枚舉類

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>();

    // 對map進行初始化
    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;
    }
}　

4）靜態內部類

　　關於內部類的使用場景可參考之前寫的這篇文章 https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3811445.html

　　內部類一般情況下使用不是特別多，如果需要在外部類裡面定義一個內部類，通常是基於外部類和內部類有很強關聯的前提下才去這麼使用。

　　在說靜態內部類的使用場景之前，我們先來看一下靜態內部類和非靜態內部類的區別：

　　非靜態內部類對象持有外部類對象的引用（編譯器會隱式地將外部類對象的引用作為內部類的構造器參數）；而靜態內部類對象不會持有外部類對象的引用

　　由於非靜態內部類的實例創建需要有外部類對象的引用，所以非靜態內部類對象的創建必須依托於外部類的實例；而靜態內部類的實例創建只需依托外部類；

　　並且由於非靜態內部類對象持有了外部類對象的引用，因此非靜態內部類可以訪問外部類的非靜態成員；而靜態內部類只能訪問外部類的靜態成員；

 

　　兩者的根本性區別其實也決定了用static去修飾內部類的真正意圖：

  • 內部類需要脫離外部類對象來創建實例

  • 避免內部類使用過程中出現記憶體溢出

　　第一種是目前靜態內部類使用比較多的場景，比如JDK集合中的Entry、builder設計模式。

　　HashMap Entry：

　　builder設計模式：

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;
    }
}

// 在需要創建Person對象的時候
Person person = new Person.Builder().name("張三").age(17).build();

　　第二種情況一般出現在多線程場景下，非靜態內部類可能會引發記憶體溢出的問題，比如下麵的例子：

public class Task {

    public void onCreate() {
        // 匿名內部類, 會持有Task實例的引用
        new Thread() {
            public void run() {
                //...耗時操作
            };
        }.start();    
    }
}

　　上面這段代碼中的：

new Thread() {
  public void run() {
  //...耗時操作
  };
}.start();

　　聲明並創建了一個匿名內部類對象，該對象持有外部類Task實例的引用，如果在在run方法中做的是耗時操作，將會導致外部類Task的實例遲遲不能被回收，如果Task對象創建過多，會引發記憶體溢出。

　　優化方式：

public class Task {

    public void onCreate() {
        SubTask subTask = new SubTask();
        subTask.start();
    }
    
    static class SubTask extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //...耗時操作    
        }
        
    }
}

5）靜態導入

靜態導入其實就是import static，用來導入某個類或者某個包中的靜態方法或者靜態變數。如下麵這段代碼所示：

import static java.lang.Math.PI; 
 
    public  class MathUtils { 

    public static double calCircleArea(double r) {
        // 可以直接用 Math類中的靜態變數PI
        return PI * r * r; 
    } 
}

　　這樣在書寫代碼的時候確實能省一點代碼，但是會影響代碼可讀性，所以一般情況下不建議這麼使用。

2.static變數和普通成員變數區別

　　static變數和普通成員變數主要有以下4點區別：

  • 區別1：所屬不同。static變數屬於類，不單屬於任何對象；普通成員變數屬於某個對象

  • 區別2：存儲區域不同。static變數位於方法區；普通成員變數位於堆區。

  • 區別3：生命周期不同。static變數生命周期與類的生命周期相同；普通成員變數和其所屬的對象的生命周期相同。

  • 區別4：在對象序列化時（Serializable），static變數會被排除在外（因為static變數是屬於類的，不屬於對象）

3.類的構造器到底是不是static方法？

　　關於類的構造器是否是static方法有很多爭議，在《java編程思想》一書中提到“類的構造器雖然沒有用static修飾，但是實際上是static方法”，個人認為這種說法有點欠妥，原因如下：

　　1）在類的構造器中，實際上有一個隱藏的參數this引用，this是跟對象綁定的，也就是說在調用構造器之前，這個對象已經創建完畢了才能出現this引用。而構造器的作用是乾什麼的呢？它負責在創建一個實例對象的時候對實例進行初始化操作，即jvm在堆上為實例對象分配了相應的存儲空間後，需要調用構造器對實例對象的成員變數進行初始化賦值操作。

　　2）我們再來看static方法，由於static不依賴於任何對象就可以進行訪問，也就是說和this是沒有任何關聯的。從這一層面去講，類的構造器不是static方法

　　3）從JVM指令層面去看，類的構造器不是static方法，我們先看一下下麵這段代碼：

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");
  }
}

　　這段代碼反編譯之後的位元組碼如下：

　　從上面可以看出，在調用static方法是調用的是invokestatic指令，而在調用類的構造器時實際上執行的是invokespecial指令，而這2個指令在JVM規範中的解釋如下：

　　https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html#jvms-6.5.invokestatic

　　

　　可以看出，這2個指令的用途是完全不同的，invokestatic定義很清楚，就是用來調用執行static方法，而invokespecial用來調用實例方法，用來特殊調用父類方法、private方法和類的構造器。

 


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