Java | 一篇文章带你玩转Static关键字

Java | 一篇文章带你玩转Static关键字

Static

作用

Static是Java的一个关键字，用于声明静态成员或者方法。Static的作用是为类的成员（字段和方法）分配一个共享的内存空间，而不是为每一个类的对象分别进行内存分配。（Ps：但我们多个对象想操控同一个变量时，就可以在类中定义一个静态变量）

知识补充

类加载 (Class Loading):

• 类加载是指将类的字节码文件加载到 JVM 中的过程。
• 当你使用类时，JVM 需要将类加载到内存中，以便可以创建对象和执行类的方法。
• 类加载发生在对象创建之前，因为在创建对象之前，必须首先加载类。

静态变量（Static Variables）

• static只与类相关，而不是和类对象相关联

public class MyClass {    
    static int count = 0; // 静态变量，所有对象共享 
}

• 它们在类加载时被分配内存，并且只有一份共享的内存副本。

• 静态成员变量在整个应用程序的生命周期内存在，直到程序终止。它们通常用于存储全局数据、配置信息或共享状态。

• 这些静态成员变量的内存分配在类加载时，而不是在对象实例化时。

静态方法（Static Methods）

• 静态方法是和类相关联，而不是和类对象关联
• 静态方法可以直接通过类名进行调用，无需创建对象
• 通常用于实用工具方法或工厂方法

public class MathUtils {
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;    
    }
}

静态代码块 (Static Initialization Blocks)

• 静态代码块是在类加载时执行的代码块，用于初始化静态变量或执行其他静态操作。
• 通常用于执行一次性的初始化操作。

public class AppConfig {
    static {
        // 初始化配置参数        // 从文件或数据库加载配置    
    } 
}

静态内部类 (Static Inner Classes)

• 静态内部类是定义在类内部的类，但被声明为静态。
• 静态内部类不依赖于外部类的实例，可以直接创建实例。

public class OuterClass {
    static class InnerClass {
        // 静态内部类    
    } 
}

静态导入 (Static Imports)

• 静态导入允许在不使用类名前缀的情况下使用静态方法和常量。
• 用于简化代码，提高可读性。

import static java.lang.Math.*; // 静态导入 Math 类的所有静态成员

public class MathOperations {
    public static void main(String[] args) {
        double result = sqrt(16.0); // 直接使用 sqrt 方法，而不需要 Math.sqrt
    }
}

静态方法可以通过实现类名调用的底层原理

之前在没有深入了解，我一直以为是通过反射来实现通过类名调用静态方法，但这并不涉及底层的反射机制。实际上，静态方法的访问和调用是通过==编译时绑定（静态绑定）而不是运行时绑定（反射）==来完成的。这是因为静态方法在编译时就已经绑定到类，编译器可以确定要调用哪个方法，不需要在运行时查找方法。

反射机制涉及在运行时动态地获取类的信息，创建类的实例，访问或调用对象的字段、方法和构造函数。这与静态方法的直接访问方式不同。反射是一种强大的机制，但通常涉及到更高的复杂性和性能开销，因此在不需要它的情况下，应该尽量避免使用反射。

要强调的是，静态方法的直接访问是一种静态绑定的过程，而反射是一种动态绑定的过程，它们用于不同的目的和场景。

既然可以直接通过类名调用，那为什么还要实例对象？

1. 对象状态: 静态方法不可以访问对象的状态（实例变量），因为它们不依赖于特定的对象。如果方法需要访问对象的状态来执行操作，那么它应该是实例方法。
2. 继承和多态: 静态方法不支持多态，因为它们与类相关而不是对象相关。实例方法允许子类覆盖（重写）父类的方法，从而支持多态。
3. 可维护性和扩展性: 静态方法不依赖于对象，这可能会导致较弱的封装和较低的可维护性。实例方法通常更容易维护和扩展，因为它们封装了对象的行为和状态。
4. 测试和模拟: 实例方法通常更容易进行单元测试和模拟，因为它们可以使用模拟对象代替实际对象。静态方法通常不支持这种模拟。
5. 面向对象设计原则: 静态方法通常破坏了面向对象编程的一些原则，如封装、多态和继承。选择何时使用静态方法和何时使用实例方法应该考虑这些原则。

尽管静态方法在某些情况下非常有用，但它们应该谨慎使用，并根据方法的用途和行为来选择。在大多数情况下，实例方法更符合面向对象的编程原则，并更具灵活性和可维护性。静态方法通常用于实用工具方法、工厂方法和一些全局操作，但不应滥用。