static 是我們日常生活中經常用到的關鍵字，也是 Java 中非常重要的一個關鍵字，static 可以修飾變數、方法、做靜態程式碼塊、靜態導包等，下面我們就來具體聊一聊這個關鍵字，我們先從基礎開始，從基本用法入手，然後分析其原理、優化等。 ## 初識 static 關鍵字 ### static 修飾變數 `static` 關鍵字表示的概念是 `全域性的、靜態的`，用它修飾的變數被稱為`靜態變數`。 ```java public class TestStatic { static int i = 10; // 定義了一個靜態變數 i } ``` 靜態變數也被稱為類變數，靜態變數是屬於這個類所有的。什麼意思呢？這其實就是說，static 關鍵字只能定義在類的 `{}` 中，而不能定義在任何方法中。  就算把方法中的 static 關鍵字去掉也是一樣的。  static 屬於類所有，由類來直接呼叫 static 修飾的變數，它不需要手動例項化類進行呼叫 ```java public class TestStatic { static int i = 10; public static void main(String[] args) { System.out.println(TestStatic.i); } } ``` **這裡你需要理解幾個變數的概念** * 定義在構造方法、程式碼塊、方法`外`的變數被稱為例項變數，例項變數的副本數量和例項的數量一樣。 * 定義在方法、構造方法、程式碼塊`內`的變數被稱為區域性變數； * 定義在方法引數`中`的變數被稱為引數。 詳情參考 ### static 修飾方法 static 可以修飾方法，被 static 修飾的方法被稱為`靜態方法`，其實就是在一個方法定義中加上 `static` 關鍵字進行修飾，例如下面這樣 ```java static void sayHello(){} ``` 《Java 程式設計思想》在 P86 頁有一句經典的描述 **static 方法就是沒有 this 的方法，在 static 內部不能呼叫非靜態方法，反過來是可以的。而且可以在沒有建立任何物件的前提下，僅僅通過類本身來呼叫 static 方法，這實際上是 static 方法的主要用途**。 其中有一句非常重要的話就是 **static 方法就是沒有 this 的方法**，也就是說，可以在不用建立物件的前提下就能夠訪問 static 方法，如何做到呢？看下面一段程式碼  在上面的例子中，由於 `staticMethod` 是靜態方法，所以能夠使用 類名.變數名進行呼叫。 因此，如果說想在不建立物件的情況下呼叫某個方法，就可以將這個方法設定為 static。平常我們見的最多的 static 方法就是 main方 法，至於為什麼 main 方法必須是 static 的，現在應該很清楚了。因為程式在執行 main 方法的時候沒有建立任何物件，因此只有通過類名來訪問。 **static 修飾方法的注意事項** * 首先第一點就是最常用的，不用建立物件，直接`類名.變數名` 即可訪問； * static 修飾的方法內部不能呼叫非靜態方法；  * 非靜態方法內部可以呼叫 static 靜態方法。  ### static 修飾程式碼塊 static 關鍵字可以用來修飾程式碼塊，程式碼塊分為兩種，一種是使用 `{}` 程式碼塊；一種是 `static {}` 靜態程式碼塊。static 修飾的程式碼塊被稱為靜態程式碼塊。靜態程式碼塊可以置於類中的任何地方，類中可以有多個 static 塊，在類初次被載入的時候，會按照 static 程式碼塊的順序來執行，每個 static 修飾的程式碼塊只能執行一次。我們會面會說一下程式碼塊的載入順序。下面是靜態程式碼塊的例子  static 程式碼塊可以用來**優化程式執行順序**，是因為它的特性：只會在類載入的時候執行一次。 ### static 用作靜態內部類 內部類的使用場景比較少，但是內部類還有具有一些比較有用的。在瞭解靜態內部類前，我們先看一下內部類的分類 * 普通內部類 * 區域性內部類 * 靜態內部類 * 匿名內部類 `靜態內部類`就是用 static 修飾的內部類，靜態內部類可以包含靜態成員，也可以包含非靜態成員，但是在非靜態內部類中不可以宣告靜態成員。 靜態內部類有許多作用，由於非靜態內部類的例項建立需要有外部類物件的引用，所以非靜態內部類物件的建立必須依託於外部類的例項；而靜態內部類的例項建立只需依託外部類； 並且由於非靜態內部類物件持有了外部類物件的引用，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； * 內部類需要脫離外部類物件來建立例項 * 避免內部類使用過程中出現記憶體溢位 ```java public class ClassDemo { private int a = 10; private static int b = 20; static class StaticClass{ public static int c = 30; public int d = 40; public static void print(){ //下面程式碼會報錯，靜態內部類不能訪問外部類例項成員 //System.out.println(a); //靜態內部類只可以訪問外部類類成員 System.out.println("b = "+b); } public void print01(){ //靜態內部內所處的類中的方法，呼叫靜態內部類的例項方法，屬於外部類中呼叫靜態內部類的例項方法 StaticClass sc = new StaticClass(); sc.print(); } } } ``` ### 靜態導包 不知道你注意到這種現象沒有，比如你使用了 `java.util` 內的工具類時，你需要匯入 java.util 包，才能使用其內部的工具類，如下  但是還有一種導包方式是使用`靜態導包`，靜態匯入就是使用 `import static` 用來匯入某個類或者某個包中的靜態方法或者靜態變數。 ```java import static java.lang.Integer.*; public class StaticTest { public static void main(String[] args) { System.out.println(MAX_VALUE); System.out.println(toHexString(111)); } } ``` ## static 進階知識 我們在瞭解了 static 關鍵字的用法之後，來看一下 static 深入的用法，也就是由淺入深，慢慢來，前戲要夠～ ### 關於 static 的所屬類 static 所修飾的屬性和方法都屬於類的，不會屬於任何物件；它們的呼叫方式都是 `類名.屬性名/方法名`，而例項變數和區域性變數都是屬於具體的物件例項。 ### static 修飾變數的儲存位置 首先，先來認識一下 JVM 的不同儲存區域。  * `虛擬機器棧` : Java 虛擬機器棧是執行緒私有的資料區，Java 虛擬機器棧的生命週期與執行緒相同，虛擬機器棧也是區域性變數的儲存位置。方法在執行過程中，會在虛擬機器棧種建立一個 `棧幀(stack frame)`。 * `本地方法棧`: 本地方法棧也是執行緒私有的資料區，本地方法棧儲存的區域主要是 Java 中使用 `native` 關鍵字修飾的方法所儲存的區域 * `程式計數器`：程式計數器也是執行緒私有的資料區，這部分割槽域用於儲存執行緒的指令地址，用於判斷執行緒的分支、迴圈、跳轉、異常、執行緒切換和恢復等功能，這些都通過程式計數器來完成。 * `方法區`：方法區是各個執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存虛擬機器載入的 類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料，也就是說，**static 修飾的變數儲存在方法區中** * `堆`： 堆是執行緒共享的資料區，堆是 JVM 中最大的一塊儲存區域，所有的物件例項，包括**例項變數都在堆上**進行相應的分配。 ### static 變數的生命週期 static 變數的生命週期與類的生命週期相同，隨類的載入而建立，隨類的銷燬而銷燬；普通成員變數和其所屬的生命週期相同。 ### static 序列化 我們知道，序列化的目的就是為了 **把 Java 物件轉換為位元組序列**。物件轉換為有序位元組流，以便其能夠在網路上傳輸或者儲存在本地檔案中。 宣告為 static 和 transient 型別的變數不能被序列化，因為 static 修飾的變數儲存在方法區中，只有堆記憶體才會被序列化。而 `transient` 關鍵字的作用就是防止物件進行序列化操作。 ### 類載入順序 我們前面提到了類載入順序這麼一個概念，static 修飾的變數和靜態程式碼塊在使用前已經被初始化好了，類的初始化順序依次是 載入父類的靜態欄位 -> 父類的靜態程式碼塊 -> 子類靜態欄位 -> 子類靜態程式碼塊 -> 父類成員變數（非靜態欄位） -> 父類非靜態程式碼塊 -> 父類構造器 -> 子類成員變數 -> 子類非靜態程式碼塊 -> 子類構造器 ### static 經常用作日誌列印 我們在開發過程中，經常會使用 `static` 關鍵字作為日誌列印，下面這行程式碼你應該經常看到 ```java private static final Logger LOGGER = LogFactory.getLoggger(StaticTest.class); ``` 然而把 static 和 final 去掉都可以列印日誌 ```java private final Logger LOGGER = LogFactory.getLoggger(StaticTest.class); private Logger LOGGER = LogFactory.getLoggger(StaticTest.class); ``` 但是這種列印日誌的方式存在問題 對於每個 StaticTest 的例項化物件都會擁有一個 LOGGER，如果建立了1000個 StaticTest 物件，則會多出1000個Logger 物件，造成資源的浪費，因此通常會將 Logger 物件宣告為 static 變數，這樣一來，能夠減少對記憶體資源的佔用。 ### static 經常用作單例模式 由於單例模式指的就是對於不同的類來說，它的副本只有一個，因此 static 可以和單例模式完全匹配。 下面是一個經典的雙重校驗鎖實現單例模式的場景 ```java 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; } } ``` 來對上面程式碼做一個簡單的描述 使用 `static` 保證 singleton 變數是靜態的，使用 `volatile` 保證 singleton 變數的可見性，使用私有構造器確保 Singleton 不能被 new 例項化。 使用 `Singleton.getInstance()` 獲取 singleton 物件，首先會進行判斷，如果 singleton 為空，會鎖住 Singletion 類物件，這裡有一些小夥伴們可能不知道為什麼需要兩次判斷，這裡來解釋下 如果執行緒 t1 執行到 singleton == null 後，判斷物件為 null，此時執行緒把執行權交給了 t2，t2 判斷物件為 null，鎖住 Singleton 類物件，進行下面的判斷和例項化過程。如果不進行第二次判斷的話，那麼 t1 在進行第一次判空後，也會進行例項化過程，此時仍然會建立多個物件。 ## 類的構造器是否是 static 的 這個問題我相信大部分小夥伴都沒有考慮過，在 Java 程式設計思想中有這麼一句話 **類的構造器雖然沒有用 static 修飾，但是實際上是 static 方法**，但是並沒有給出實際的解釋，但是這個問題可以從下面幾個方面來回答 * static 最簡單、最方便記憶的規則就是沒有 this 引用。而在類的構造器中，是有隱含的 this 繫結的，因為構造方法是和類繫結的，從這個角度來看，構造器不是靜態的。 * 從類的方法這個角度來看，因為 `類.方法名`不需要新建立物件就能夠訪問，所以從這個角度來看，構造器也不是靜態的 * 從 JVM 指令角度去看，我們來看一個例子 ```java public class StaticTest { public StaticTest(){} public static void test(){ } public static void main(String[] args) { StaticTest.test(); StaticTest staticTest = new StaticTest(); } } ``` 我們使用 javap -c 生成 StaticTest 的位元組碼看一下 ```assembly public class test.StaticTest { public test.StaticTest(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V 4: return public static void test(); Code: 0: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: invokestatic #2 // Method test:()V 3: new #3 // class test/StaticTest 6: dup 7: invokespecial #4 // Method "":()V 10: astore_1 11: return } ``` 我們發現，在呼叫 static 方法時是使用的 `invokestatic` 指令，new 物件呼叫的是 `invokespecial` 指令，而且在 JVM 規範中 https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/jvms-6.html#jvms-6.5.invokestatic 說到   從這個角度來講，`invokestatic` 指令是專門用來執行 static 方法的指令；`invokespecial` 是專門用來執行例項方法的指令；從這個角度來講，構造器也不是靜態的。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1515111/202005/1515111-20200531112752970-1888014