从内存地址解析Java的static关键字的作用

      2020-05-13 16:58      JAVA编程
这篇文章主要介绍了从内存地址解析Java的static关键字的作用,包括静态成员变量和静态方法等重要内容,需要的朋友可以参考下

静态成员变量与非静态成员变量的区别

  以下面的例子为例说明

package cn.galc.test;public class Cat {  /**   * 静态成员变量   */  private static int sid = 0;  private String name;  int id;  Cat(String name) {    this.name = name;    id = sid++;  }  public void info() {    System.out.println("My Name is " + name + ",NO." + id);  }  public static void main(String[] args) {    Cat.sid = 100;    Cat mimi = new Cat("mimi");    Cat pipi = new Cat("pipi");    mimi.info();    pipi.info();  }}

通过画内存分析图了解整个程序的执行过程

  执行程序的第一句话:Cat.sid = 100;时,这里的sid是一个静态成员变量,静态变量存放在数据区(data seg),所以首先在数据区里面分配一小块空间sid,第一句话执行完后,sid里面装着一个值就是100。

  此时的内存布局示意图如下所示

接下来程序执行到:

    Cat mimi = new Cat(“mimi”);

  这里,调用Cat类的构造方法Cat(String name),构造方法的定义如下:

    Cat ( String name){      this.name = name;      id=sid++;    }

  调用时首先在栈内存里面分配一小块内存mm,里面装着可以找到在堆内存里面的Cat类的实例对象的地址,mm就是堆内存里面Cat类对象的引用对象。这个构造方法声明有字符串类型的形参变量,所以这里把“mimi”作为实参传递到构造方法里面,由于字符串常量是分配在数据区存储的,所以数据区里面多了一小块内存用来存储字符串“mimi”。此时的内存分布如下图所示:

当调用构造方法时,首先在栈内存里面给形参name分配一小块空间,名字叫name,接下来把”mimi”这个字符串作为实参传递给name,字符串也是一种引用类型,除了那四类8种基础数据类型之外,其他所有的都是引用类型,所以可以认为字符串也是一个对象。所以这里相当于把”mimi”这个对象的引用传递给了name,所以现在name指向的是”mimi”。所以此时内存的布局如下图所示:

接下来执行构造方法体里面的代码:

    this.name=name;

  这里的this指的是当前的对象,指的是堆内存里面的那只猫。这里把栈里面的name里面装着的值传递给堆内存里面的cat对象的name属性,所以此时这个name里面装着的值也是可以找到位于数据区里面的字符串对象“mimi”的,此时这个name也是字符串对象“mimi”的一个引用对象,通过它的属性值就可以找到位于数据区里面的字符串对象“mimi”。此时的内存分布如下图所示:

接下来执行方法体内的另一句代码:

    id=sid++;

  这里是把sid的值传递给id,所以id的值是100,sid传递完以后,自己再加1,此时sid变成了101。此时的内存布局如下图所示。

 到此,构造方法调用完毕,给这个构造方法分配的局部变量所占的内存空间全部都要消失,所以位于栈空间里面的name这块内存消失了。栈内存里面指向数据区里面的字符串对象“mimi”的引用也消失了,此时只剩下堆内存里面的指向字符串对象“mimi”的引用没有消失。此时的内存布局如下图所示:

接下来执行:

Cat pipi = new Cat(“pipi”);

  这里是第二次调用构造方法Cat(),整个调用过程与第一次一样,调用结束后,此时的内存布局如下图所示:

最后两句代码是调用info()方法打印出来,打印结果如下:

  

  通过这个程序,看出来了这个静态成员变量sid的作用,它可以计数。每当有一只猫new出来的时候,就给它记一个数。让它自己往上加1。

  程序执行完后,内存中的整个布局就如上图所示了。一直持续到main方法调用完成的前一刻。

  这里调用构造方法Cat(String name) 创建出两只猫,首先在栈内存里面分配两小块空间mimi和pipi,里面分别装着可以找到这两只猫的地址,mimi和pipi对应着堆内存里面的两只猫的引用。这里的构造方法声明有字符串类型的变量,字符串常量是分配在数据区里面的,所以这里会把传过来的字符串mimi和pipi都存储到数据区里面。所以数据区里面分配有存储字符串mimi和pipi的两小块内存,里面装着字符串“mimi”和“pipi”,字符串也是引用类型,除了那四类8种的基础数据类型之外,其他所有的数据类型都是引用类型。所以可以认为字符串也是一个对象。

  这里是new了两只猫出来,这两只猫都有自己的id和name属性,所以这里的id和name都是非静态成员变量,即没有static修饰。所以每new出一只新猫,这只新猫都有属于它自己的id和name,即非静态成员变量id和name是每一个对象都有单独的一份。但对于静态成员变量来说,只有一份,不管new了多少个对象,哪怕不new对象,静态成员变量在数据区也会保留一份。如这里的sid一样,sid存放在数据区,无论new出来了多少只猫在堆内存里面,sid都只有一份,只在数据区保留一份。

  静态成员变量是属于整个类的,它不属于专门的某个对象。那么如何访问这个静态成员变量的值呢?首先第一点,任何一个对象都可以访问这个静态的值,访问的时候访问的都是同一块内存。第二点,即便是没有对象也可以访问这个静态的值,通过“类名.静态成员变量名”来访问这个静态的值,所以以后看到某一个类名加上“.”再加上后面有一个东西,那么后面这个东西一定是静态的,如”System.out”,这里就是通过类名(System类)再加上“.”来访问这个out的,所以这个out一定是静态的。
如果一个类成员被声明为static,它就能够在类的任何对象创建之前被访问,而不必引用任何对象。static 成员的最常见的例子是main( ) 。因为在程序开始执行时必须调用main() ,所以它被声明为static。
声明为static的变量实质上就是全局变量。当声明一个对象时,并不产生static变量的拷贝,而是该类所有的实例变量共用同一个static变量,例如:声明一个static的变量count作为new一个类实例的计数。声明为static的方法有以下几条限制:
(1)、它们仅能调用其他的static 方法。
(2)、它们只能访问static数据。
(3)、它们不能以任何方式引用this 或super。
如果你需要通过计算来初始化你的static变量,你可以声明一个static块,Static 块仅在该类被加载时执行一次。下面的例子显示

的类有一个static方法,一些static变量,以及一个static 初始化块:public class UserStatic {     static int a = 3;     static int b;      static void meth(int x) {       System.out.println("x = " + x);       System.out.println("a = " + a);       System.out.println("b = " + b);      }      static {       System.out.println("Static block initialized.");       b = a * 4;      }      public static void main(String args[]) {       meth(42);      }   }

一旦UseStatic 类被装载,所有的static语句被运行。首先,a被设置为3,接着static 块执行(打印一条消息),最后,b被初始化为a*4 或12。然后调用main(),main() 调用meth() ,把值42传递给x。3个println ( ) 语句引用两个static变量a和b,以及局部变量x 。
注意:在一个static 方法中引用任何实例变量都是非法的。
下面是该程序的输出:

Static block initialized. x = 42 a = 3 b = 12

在定义它们的类的外面,static 方法和变量能独立于任何对象而被使用。这样,你只要在类的名字后面加点号(.)运算符即可。例如,如果你希望从类外面调用一个static方法,你可以使用下面通用的格式:
classname.method( )
这里,classname 是类的名字,在该类中定义static方法。可以看到,这种格式与通过对象引用变量调用非static方法的格式类似。一个static变量可以以同样的格式来访问——类名加点号运算符。这就是Java 如何实现全局功能和全局变量的一个控制版本。
总结:
(1)、static成员是不能被其所在class创建的实例访问的。
(2)、如果不加static修饰的成员是对象成员,也就是归每个对象所有的。
(3)、加static修饰的成员是类成员,就是可以由一个类直接调用,为所有对象共有的。


Java Static:作为修饰符, 可以用来修饰变量、方法、代码块(但绝对不能修饰类)。

(1)、修饰变量:
类的所有对象共同拥有的一个属性,也称为类变量。这类似于C语言中的全局变量。类变量在类加载的时候初始化,而且只被初始化一次。在程序中任何对象对静态变量做修改,其他对象看到的是修改后的值。因此类变量可以用作计数器。另外,Java Static变量可以用类名直接访问,而不必需要对象。
(2)、修饰方法:
类的所有对象共同拥有的一个功能,称为静态方法。静态方法也可以用类名直接访问,而不必需要对象。所以在静态方法里不能直接访问非静态变量和非静态方法,在Static方法里不能出现this或者super等关键字。
(3)、修饰Java代码块:
用static去修饰类里面的一个独立的代码块,称为静态代码块。静态代码块在类第一次被加载的时候执行,而且只执行一次。静态代码块没有名字,因此不能显式调用,而只有在类加载的时候由虚拟机来调用。它主要用来完成一些初始化操作。
(4)、说说类加载:
JVM在第一次使用一个类时,会到classpath所指定的路径里去找这个类所对应的字节码文件, 并读进JVM保存起来,这个过程称之为类加载。
可见,无论是变量,方法,还是代码块,只要用static修饰,就是在类被加载时就已经"准备好了",也就是可以被使用或者已经被执行。都可以脱离对象而执行。反之,如果没有static,则必须通过对象来访问。