Java 中的靜態欄位和靜態方法

2022-03-22 16:00:16

一、靜態變數

如果一個欄位定義為 static，那麼每個類只有一個這樣的欄位。

先來看看沒有靜態靜態遍歷的類：

class Student {
  int stuId;
  String name;
  String school = "HY No.1 High School";
}

假設高中有 1500 名學生，上述程式碼現在所有的範例資料成員在每次建立物件時都會得到記憶體。

所有的學生都有其獨特的 stuId 和名字，這些範例資料成員在這種情況下是正確的，畢竟都是唯一的。

但是，這裡的 "school " 是所有物件的共同屬性。如果不宣告為靜態變數的話，也會佔用多個記憶體。但如果我們把它變成靜態的，這個欄位將只獲得一次記憶體。

靜態變數宣告

class Student {
  int stuId;  // 範例變數
  String name;
  static String school = "HY No.1 High School"; // 靜態變數
}

如果你將任何變數宣告為靜態，它就被稱為靜態變數。

靜態變數可以用來指代所有物件的共同屬性（對每個物件來說不是唯一的），例如，僱員的公司名稱，學生的學院名稱等。
靜態變數只在類載入時在類區獲得一次記憶體。

靜態變數測試

程式碼測試：

package com.yuzhou1su.RelearnJava;

class Student {
    int stuId; 
    String name;
    static String school = "HY No.1 High School";
  
    Student(int id, String n) {
        stuId = id;
        name = n;
    }

    void display() {
        System.out.println("Student id:" + stuId + ", Name:" + name + " is from " + school);
    }
}

public class TestVariable {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Student s1 = new Student(001, "Karsa");
        Student s2 = new Student(002, "Ellen");

        s1.display();
        s2.display();
    }

}

執行結果：

Student id:1, Name:Karsa is from HY No.1 High School
Student id:2, Name:Ellen is from HY No.1 High School

靜態變數只會獲得一次記憶體，如果任何物件更改了靜態變數的值，它將保留其值。

看如下程式碼：

package com.yuzhou1su.RelearnJava;

public class StaticVariableCount {
  
  static int count = 0;
  
  StaticVariableCount() {
    count++;
    System.out.println(count);
  }

  public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    StaticVariableCount svc1 = new StaticVariableCount();
    StaticVariableCount svc2 = new StaticVariableCount();
    StaticVariableCount svc3 = new StaticVariableCount();
    
  }
}

測試結果：

1
2
3

二、靜態方法

Java中的靜態方法是一個屬於類的方法，但不被認為是該類的範例；相反，Java中的靜態方法可以很容易地被建立和實現，而不需要任何範例的呼叫。靜態方法可以存取類中的任何資料成員，可以對資料成員進行任何操作，也可以將任何數值作為輸入，儘管要存取的成員變數在類中應該有變數的範圍，而方法只能是靜態的。

public static void syntax_ex (String_name) {
    Body of the program for execution.
}

public。該類的存取修飾語是public。
static。方法的範圍是靜態的，這意味著所有的成員變數和返回型別都在靜態的範圍內。
void。語法流程中的這個關鍵字表示在當前方法中沒有處理任何返回型別。
syntax_ex。類的名稱，表示靜態方法是當前定義的類的一部分，後面是字串名稱。
body。它包括整個核心邏輯或業務邏輯（如果需要在靜態模式下）。

如果你在任何方法上使用靜態關鍵字，它就被稱為靜態方法,

靜態方法：

靜態方法屬於類，而不是屬於類的物件。
靜態方法可以被呼叫而不需要建立一個類的範例。
靜態方法可以存取靜態資料成員，並可以改變它的值。

靜態方法測試

如果我們想更改學習名字的操作呢？就可以宣告一個靜態方法。

package com.yuzhou1su.RelearnJava;

class Student {
    int stuId; 
    String name;
    static String school = "HY No.1 High School";
    
    static void changeSchool() {
        school = "HY No.5 High School";
    }
  
    Student(int id, String n) {
        stuId = id;
        name = n;
    }

    void display() {
        System.out.println("Student id:" + stuId + ", Name:" + name + " is from " + school);
    }
}

public class TestVariable {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        Student.changeSchool();
        Student s1 = new Student(001, "Karsa");
        Student s2 = new Student(002, "Ellen");

        s1.display();
        s2.display();
    }

}

測試結果：

Student id:1, Name:Karsa is from HY No.5 High School
Student id:2, Name:Ellen is from HY No.5 High School

靜態方法是如何工作的

靜態方法和實體方法是 Java 中的兩種方法，它們在程式設計師中造成了一些混亂，但這僅僅是一種誤解。靜態方法和實體方法都有很大的區別。讓我們看看靜態方法在 Java 中是如何工作的。Java 中的靜態方法是一種駐留在類中的方法，即使沒有建立物件或沒有進行範例化，也可以存取。在類的名稱後面加上方法的名稱並傳遞引數，就可以存取該類的任何範例。
它可以被表示為ClassName.methodName(arguments) 。此外，這些方法的組成有一個目標，即該方法應可與類中的所有成員變數和每個人的物件共用，其範圍由修改器 static 定義。這些方法沒有任何過載的能力；相反，它們可以在編譯時使用編譯器的靜態繫結來過載，每當程式設計師需要在類的所有範例、物件或成員變數之間共用一個共同的程式碼片段時，靜態方法就會成為救星，因為它通過建立一個共同的靜態範圍來為所有成員、物件和變數創造一種共用的規定。
一個類的所有靜態欄位都可以使用靜態欄位作為一個類的靜態方法的一部分進行存取。另外，靜態方法也與記憶體分配功能有關，並且也是可以支援的。它將靜態方法欄位和變數的一部分與一些永久生成的堆儲存在記憶體中，用於關聯值。記憶體分配不支援物件作為靜態方法堆的建立，或者方法本身不支援範例化。但接下來的問題是，靜態方法是如何通過共用和建立所有成員的範圍作為類的一部分來工作的。

為什麼 Java Main 方法是靜態方法

這是因為物件不需要呼叫靜態方法。如果是非靜態方法，JVM 會先建立一個物件，然後呼叫 main() 方法，這會導致額外記憶體分配的問題。

main 方法不對任何物件進行操作，事實上，在啟動程式時還沒有任何物件。靜態的 main 方法將執行並構造程式所需要的物件。

三、靜態常數

靜態變數使用的比較少，但靜態常數卻很常用。比如 Math 類中定義一個靜態常數：

public class Math {
  public static final double PI = 3.14159265358979;
}

然後在程式中，可以用 Math.PI 來存取這個常數。

四、總結

Java 中為什麼需要靜態變數？

答：每當我們希望為一個類的所有物件擁有一個公共屬性時，我們就使用一個類級別的變數，即靜態變數。

在類載入時，此變數僅在記憶體中載入一次。由於它不是在Java中按物件定義的，因此可以節省記憶體。

為什麼用 Java 建立靜態變數不是一個好習慣？

答：靜態變數是類的所有物件共有的。如果建立了新物件，則無需測試靜態變數的值。使用靜態變數的任何程式碼都可以處於任何狀態。它可以在新物件內或在類級別。因此，靜態變數的範圍在Java類中是開放式的。

如果我們希望對範圍進行更嚴格的控制，則變數應在物件建立級別建立。

同樣，定義靜態變數也不是一個好習慣，因為它們違反了物件導向程式設計的原理。

Java 中靜態方法的目的？

答：Java 提供了靜態方法的功能來在類級別建立行為。靜態方法是類的所有物件所共有的。我們不需要建立類的任何物件來呼叫靜態方法。因此，它提供了不建立用於呼叫它的物件的便利。

靜態方法也可以存取和修改靜態資料成員。這也有助於在類級別上保持行為和狀態。

為什麼在 Java 中將 main 方法標記為靜態方法？

答：Java 中的 main 方法被標記為靜態，因此 JVM 可以呼叫它來啟動程式。如果 main 方法不是靜態的，那麼Java程序將呼叫哪個建構函式？

因此，在Java中將主要方法標記為靜態是眾所周知的約定。但是，如果我們去除static，那將會有歧義。 Java程序可能不知道要呼叫哪個類的方法來啟動程式。

因此，此約定有助於 Java 程序識別類中作為引數傳遞給 Java 程序的程式的啟動程式碼。

在什麼情況下我們使用靜態塊？

答：有時，有一個具有靜態成員變數的類。這些變數需要一些複雜的初始化。這時，靜態塊可作為初始化複雜靜態成員變數初始化的工具。靜態塊甚至在執行main之前執行。有時，我們也可以用靜態的類方法替換靜態塊。

是否可以在不定義main（）方法的情況下執行程式？

答：不，從Java 7開始，您需要main()方法來執行程式。在Java的早期版本中，有一種解決方法可用於使用靜態塊執行。但是現在這個差距已經縮小。

當main方法的簽名中未提及static修飾符時會發生什麼？

答：根據Java規範，main方法必須標記為靜態。它只需要一個字串陣列的引數即可。

程式可以使用非靜態方法進行編譯。但是在執行時會給出NoSuchMethodError。

Java中的靜態方法和實體方法有什麼區別？

答：通常，需要為不依賴於物件成員變數的類定義行為。這種行為是通過靜態方法捕獲的。如果存在依賴於物件成員變數的行為，則我們不會將其標記為靜態，而是將其保留為實體方法。

要呼叫為靜態方法，我們不需要建立物件。我們只用類名來稱呼它。但是要呼叫實體方法，我們需要先建立/獲取一個物件。

範例成員變數不能通過靜態方法存取。但是實體方法可以呼叫範例變數和靜態變數。

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