Java語言中static關(guān)鍵詞應(yīng)用解析

張會

摘要： 介紹了static關(guān)鍵詞定義Java類變量，類方法及初始化器，static在main（）方法和單例設(shè)計模式中的應(yīng)用，使Java編程人員對static關(guān)鍵詞的使用有更深入的理解，并能靈活應(yīng)用于Java編程中。

關(guān)鍵詞：static；單例設(shè)計模式；類變量；類方法

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）33-0102-02

在Java中，static關(guān)鍵詞可用來修飾類的成員變量，成員方法及代碼塊，用static關(guān)鍵詞修飾的類變量和類方法存儲于方法區(qū)，而方法區(qū)中數(shù)據(jù)和方法只存在一份，因此static修飾的成員變量和成員方法能被所有對象共享。類中static成員是隨著類加載器加載類的時候加載一次，因此static成員與類的生命周期一致，所以類中的static成員可以通過類名直接引用。

1 static修飾類成員

類成員是指用static修飾的變量和方法。由static修飾定義的靜態(tài)變量和靜態(tài)方法，既可通過類的實例對象引用，也可通過類名引用，正是因為static成員可以通過類名直接引用，因此把用static修飾的成員變量和成員方法稱為類變量和類方法。

1.1 類變量

類變量也叫靜態(tài)變量，也就是在類中加了static修飾的成員變量，類變量不專屬于任何一個具體的對象，被所有對象共用。通常將類的共享數(shù)據(jù)用static定義成類變量，而其他屬性定義為實例變量，把類中定義時沒加static的成員變量稱為實例變量。類變量與實例變量的區(qū)別有：

1） 類變量是隨類的加載而存在，隨著類的消失而消失，其與類的生命周期相同；而實例變量是隨著對象的創(chuàng)建而存在，隨著對象被JVM（Java虛擬機(jī)）垃圾回收器回收而消失；

2） 類變量是存儲在方法區(qū)內(nèi)存中，而且只存在一份數(shù)據(jù)，用于所有對象共享；實例變量是存儲在堆內(nèi)存中，有n個對象就有n份數(shù)據(jù)。

3） 類變量共享數(shù)據(jù)給所有的對象使用，可以被類名直接訪問；實例變量是在對象實例化后才分配堆空間，故不能被類名直接訪問，只能使用對象進(jìn)行訪問。

public class Student1 {

String name；

int num；

static int count；

public Student1（String name， int num） {

this.name = name；

this.num = num；

count++；}

public static void main（String[] args） {

Student1 stu1 = new Student1（"張麗"， 101）；

Student1 stu2 = new Student1（"孫力"， 102）；

System.out.println（"創(chuàng)建的學(xué)生對象個數(shù)有：" + Student1.count+"名"）；}}

運行結(jié)果：創(chuàng)建的學(xué)生對象個數(shù)有：2名

在Student1類中，用static定義了count類變量，該變量被Student1創(chuàng)建的所有對象共同使用。在Student1類的構(gòu)造函數(shù)中的count++實現(xiàn)了，每創(chuàng)建一個Student1對象，共享類變量count的值會自動加1，從而實現(xiàn)了用一個共享的類變量來統(tǒng)計所實例化的學(xué)生人數(shù)。

1.2 類方法

類方法是指類中的方法前面加了static進(jìn)行修飾的成員方法。類方法的調(diào)用與類變量的使用相似，可以通過類名進(jìn)行調(diào)用。在static定義的類方法中，只能直接訪問類中的類變量和類方法。類方法在類被加載到內(nèi)存時就分配了入口地址，實例方法（類中定義時沒加static 的成員方法）是在對象實例化后才分配入口地址或?qū)嵗兞康亩芽臻g，因此類方法中不能直接訪問實例變量或者實例方法，另外在類方法中也不能使用代表對象的this和super關(guān)鍵詞，但是在類方法中可以通過實例化對象去引用類的實例成員。

public class Student2 {

String name；

int num；

double score；

static double sum；

static int count；

public Student2（String name，double score）{

this.name=name；

this.score=score；

sum+=score；

count++；}

public static double average（）{

return sum/count；}

public static void main（String[] args） {

Student2 stu[]={new Student2（"張麗"，80），new Student2（"孫力"，90）}；

System.out.println（"average："+Student2.average（））；}}

運行結(jié)果：average：85

以上Student2類中定義了兩個類變量sum和count，sum用來存放創(chuàng)建的所有學(xué)生對象的總成績，count用來統(tǒng)計創(chuàng)建學(xué)生對象個數(shù)。在構(gòu)造函數(shù)中使用sum+=score；count++；語句實現(xiàn)在新建對象時累加新建學(xué)生對象的成績及統(tǒng)計新建學(xué)生對象人數(shù)。同時在類中定義了一個靜態(tài)方法static double average（）用于求所創(chuàng)建的所有學(xué)生的平均成績，由于所計算出的平均成績不屬于某一個對象的，而是屬于類，通過類去調(diào)用更合適，所以將此方法定義成類方法。

通常當(dāng)一個函數(shù)沒有直接訪問實例成員而只是直接訪問類成員時，該函數(shù)可以使用static定義成類方法。 在實際的應(yīng)用中static方法的定義多用于工具類中方法的定義。如Math，Arrays等工具類中的方法都是static，其中的類方法都是通過類進(jìn)行調(diào)用。

1.3 初始化器

初始化器是一段不在方法之內(nèi)的程序代碼，這段代碼用{}包圍起來。初始化器分成靜態(tài)和非靜態(tài)初始化器。非靜態(tài)初始化器，在實例化對象時執(zhí)行，一般用于初始化實例變量，靜態(tài)初始化器僅在類加載入內(nèi)存時執(zhí)行一次，一般用于初始化類變量[1]。

下面代碼中用于實現(xiàn)對新創(chuàng)建的學(xué)生進(jìn)行學(xué)號自動連續(xù)編號并計數(shù)功能。其中靜態(tài)初始化器實現(xiàn)對count（用于計數(shù)），nexNum（用于學(xué)號遞增）和year（表示入學(xué)年份）三個類變量進(jìn)行初始化。而非靜態(tài)代碼塊實現(xiàn)對新生成的學(xué)生學(xué)號進(jìn)行連續(xù)編號并統(tǒng)計創(chuàng)建學(xué)生的人數(shù)。

public class Student {

private String name；

private int num；

private static int nextNum；

private static int count；

private static int year；

static { //靜態(tài)初始化器 類被加載時執(zhí)行，僅被執(zhí)行一次

count=0； //學(xué)生人數(shù)計數(shù)器初始化

nextNum=10804000； //學(xué)號自增變量初始化

year =2017； //入學(xué)年份初始化

}

{//非靜態(tài)初始化器：每實例化一個對象時，都會被執(zhí)行

count++；

nextNum++；

num=nextNum； } //為每個新建學(xué)生學(xué)號使用nextNum的值進(jìn)行連續(xù)編號

public Student（String name）{

this.name=name；}

public String toString（） {

return "name=" + name + " num="+year+num；}

public static void main（String[] args） {

Student stu[]={new Student（"張麗"），

new Student（"孫力"），

new Student（"王琴"）}；

for（int i=0；i

System.out.println（stu[i]）；}}

運行結(jié)果：name=張麗 num=201710804001

name=孫力 num=201710804002

name=王琴 num=201710804003

2 static關(guān)鍵詞在單例設(shè)計模式中的應(yīng)用

Java中單例設(shè)計模式是指一個類有且僅有一個實例，并且是在類中生成唯一實例對象。單例設(shè)計模式通過定義private的構(gòu)造函數(shù)來阻止在類外生成實例對象，從而限制了對象的實例化只能在類中實現(xiàn)。單例設(shè)計模式使用了工廠方法來限制實例化過程，這個工廠方法即是靜態(tài)方法（類方法）[2]。

下面代碼是餓漢單例設(shè)計模式：

public class Single{

//聲明本類的私有引用類型變量，并且使用該變量指向本類實例化對象

private static Single s = new Single（）；

//私有化構(gòu)造函數(shù)，無法在類外實例化對象

private Single（）{}

//提供一個公共靜態(tài)的方法（類方法）獲取本類的對象

public static Single getInstance（）{

return s；}}

在Single類中，定義了一個Single類的靜態(tài)引用變量s，同時通過new進(jìn)行對象的實例化，因為該類成員變量s使用了static進(jìn)行修飾，所以在類加載入內(nèi)存時就會生成實例化對象。由于類中定義了一個private的構(gòu)造函數(shù)，因此在類外不能通過Single類實例化任何Single對象，同時由于構(gòu)造函數(shù)是私有的，所以該類是不能被繼承，因此也不能通過該類的子類生成該類對象，從而保證該類中s對象的唯一性。由于在類外無法生成對象，而又需要使用該類提供的私有類對象，故該類提供了一個公用的靜態(tài)（static）方法getInstance（）來獲得類中生成的唯一實例對象，并且該方法只能通過類名調(diào)用。由于類中的唯一對象在類被加載到內(nèi)存時就生成，故將此種生成方式稱為餓漢模式，此種模式生成的實例對象是線程安全的。

單例設(shè)計模式的核心作用就是保證一個類有且只有一個實例，通過提供一個全局訪問點來訪問這個實例對象[3]。此訪問點即是類中提供的公用的static方法來實現(xiàn)。由于單例設(shè)計模式確保類只生成一個實例對象，在實例化之后向整個系統(tǒng)提供這個實例，所以在計算機(jī)系統(tǒng)中，線程池、緩存、日志對象、對話框、打印機(jī)、顯卡的驅(qū)動程序經(jīng)常被設(shè)計成單例[4]。

常見的單例設(shè)計模式有：餓漢式、懶漢式、雙重檢測鎖式、靜態(tài)內(nèi)部類式、枚舉單例式，而本文是為了綜合介紹static在java程序設(shè)計中的應(yīng)用，故其他單例模式在此不進(jìn)行介紹。

3 static 關(guān)鍵詞在main（）中的應(yīng)用

一個Java Application執(zhí)行的入口函數(shù)是main（）函數(shù)。main（）函數(shù)的首部聲明形如：public static void main（String args[]）， main（）函數(shù)聲明為static類型，是為了讓Java虛擬機(jī)調(diào)用main（）函數(shù)時更加方便，不需要通過實例化進(jìn)行調(diào)用，而是通過Java虛擬機(jī)直接調(diào)用。

4 結(jié)束語

本文介紹了static修飾的成員變量、成員方法，用于實現(xiàn)對所有對象共享；static修飾代碼塊，實現(xiàn)對類變量進(jìn)行初始化，從而構(gòu)成類初始化器，在文中示例代碼里通過static初始化器完成了對新建對象計數(shù)，自動編號等功能。另外還介紹了static用于單例設(shè)計模式生成類的唯一實例及應(yīng)用于Java Application的執(zhí)行入口函數(shù)main（）函數(shù)。通過對static在Java Application中應(yīng)用介紹，使Java程序員綜合了解static特性，并能靈活運用于Java程序開發(fā)中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王振飛，孫嬡.Java語言程序設(shè)計[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2015.

[2] 鐘冠賢.Objective-C編程之道 iOS設(shè)計模式解析[M].北京：人民郵電出版社，2011：80.

[3] 陳天超.單例設(shè)計模式研究[J].福建電腦，2016，32（8）：14-15.

[4] 夏浩波.單例模式的設(shè)計與應(yīng)用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2011，24（1）：58-59.

[5] 王麗麗.Java中的static關(guān)鍵詞詳解[J].學(xué)術(shù)探討，2010，20（10）：270-272.