從內(nèi)存地址解析Java的static關(guān)鍵字的作用
靜態(tài)成員變量與非靜態(tài)成員變量的區(qū)別
以下面的例子為例說明
package cn.galc.test; public class Cat { /** * 靜態(tài)成員變量 */ 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(); } }
通過畫內(nèi)存分析圖了解整個程序的執(zhí)行過程
執(zhí)行程序的第一句話:Cat.sid = 100;時,這里的sid是一個靜態(tài)成員變量,靜態(tài)變量存放在數(shù)據(jù)區(qū)(data seg),所以首先在數(shù)據(jù)區(qū)里面分配一小塊空間sid,第一句話執(zhí)行完后,sid里面裝著一個值就是100。
此時的內(nèi)存布局示意圖如下所示
接下來程序執(zhí)行到:
Cat mimi = new Cat(“mimi”);
這里,調(diào)用Cat類的構(gòu)造方法Cat(String name),構(gòu)造方法的定義如下:
Cat ( String name){ this.name = name; id=sid++; }
調(diào)用時首先在棧內(nèi)存里面分配一小塊內(nèi)存mm,里面裝著可以找到在堆內(nèi)存里面的Cat類的實(shí)例對象的地址,mm就是堆內(nèi)存里面Cat類對象的引用對象。這個構(gòu)造方法聲明有字符串類型的形參變量,所以這里把“mimi”作為實(shí)參傳遞到構(gòu)造方法里面,由于字符串常量是分配在數(shù)據(jù)區(qū)存儲的,所以數(shù)據(jù)區(qū)里面多了一小塊內(nèi)存用來存儲字符串“mimi”。此時的內(nèi)存分布如下圖所示:
當(dāng)調(diào)用構(gòu)造方法時,首先在棧內(nèi)存里面給形參name分配一小塊空間,名字叫name,接下來把”mimi”這個字符串作為實(shí)參傳遞給name,字符串也是一種引用類型,除了那四類8種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型之外,其他所有的都是引用類型,所以可以認(rèn)為字符串也是一個對象。所以這里相當(dāng)于把”mimi”這個對象的引用傳遞給了name,所以現(xiàn)在name指向的是”mimi”。所以此時內(nèi)存的布局如下圖所示:
接下來執(zhí)行構(gòu)造方法體里面的代碼:
this.name=name;
這里的this指的是當(dāng)前的對象,指的是堆內(nèi)存里面的那只貓。這里把棧里面的name里面裝著的值傳遞給堆內(nèi)存里面的cat對象的name屬性,所以此時這個name里面裝著的值也是可以找到位于數(shù)據(jù)區(qū)里面的字符串對象“mimi”的,此時這個name也是字符串對象“mimi”的一個引用對象,通過它的屬性值就可以找到位于數(shù)據(jù)區(qū)里面的字符串對象“mimi”。此時的內(nèi)存分布如下圖所示:
接下來執(zhí)行方法體內(nèi)的另一句代碼:
id=sid++;
這里是把sid的值傳遞給id,所以id的值是100,sid傳遞完以后,自己再加1,此時sid變成了101。此時的內(nèi)存布局如下圖所示。
到此,構(gòu)造方法調(diào)用完畢,給這個構(gòu)造方法分配的局部變量所占的內(nèi)存空間全部都要消失,所以位于??臻g里面的name這塊內(nèi)存消失了。棧內(nèi)存里面指向數(shù)據(jù)區(qū)里面的字符串對象“mimi”的引用也消失了,此時只剩下堆內(nèi)存里面的指向字符串對象“mimi”的引用沒有消失。此時的內(nèi)存布局如下圖所示:
接下來執(zhí)行:
Cat pipi = new Cat(“pipi”);
這里是第二次調(diào)用構(gòu)造方法Cat(),整個調(diào)用過程與第一次一樣,調(diào)用結(jié)束后,此時的內(nèi)存布局如下圖所示:
最后兩句代碼是調(diào)用info()方法打印出來,打印結(jié)果如下:
通過這個程序,看出來了這個靜態(tài)成員變量sid的作用,它可以計(jì)數(shù)。每當(dāng)有一只貓new出來的時候,就給它記一個數(shù)。讓它自己往上加1。
程序執(zhí)行完后,內(nèi)存中的整個布局就如上圖所示了。一直持續(xù)到main方法調(diào)用完成的前一刻。
這里調(diào)用構(gòu)造方法Cat(String name) 創(chuàng)建出兩只貓,首先在棧內(nèi)存里面分配兩小塊空間mimi和pipi,里面分別裝著可以找到這兩只貓的地址,mimi和pipi對應(yīng)著堆內(nèi)存里面的兩只貓的引用。這里的構(gòu)造方法聲明有字符串類型的變量,字符串常量是分配在數(shù)據(jù)區(qū)里面的,所以這里會把傳過來的字符串mimi和pipi都存儲到數(shù)據(jù)區(qū)里面。所以數(shù)據(jù)區(qū)里面分配有存儲字符串mimi和pipi的兩小塊內(nèi)存,里面裝著字符串“mimi”和“pipi”,字符串也是引用類型,除了那四類8種的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型之外,其他所有的數(shù)據(jù)類型都是引用類型。所以可以認(rèn)為字符串也是一個對象。
這里是new了兩只貓出來,這兩只貓都有自己的id和name屬性,所以這里的id和name都是非靜態(tài)成員變量,即沒有static修飾。所以每new出一只新貓,這只新貓都有屬于它自己的id和name,即非靜態(tài)成員變量id和name是每一個對象都有單獨(dú)的一份。但對于靜態(tài)成員變量來說,只有一份,不管new了多少個對象,哪怕不new對象,靜態(tài)成員變量在數(shù)據(jù)區(qū)也會保留一份。如這里的sid一樣,sid存放在數(shù)據(jù)區(qū),無論new出來了多少只貓?jiān)诙褍?nèi)存里面,sid都只有一份,只在數(shù)據(jù)區(qū)保留一份。
靜態(tài)成員變量是屬于整個類的,它不屬于專門的某個對象。那么如何訪問這個靜態(tài)成員變量的值呢?首先第一點(diǎn),任何一個對象都可以訪問這個靜態(tài)的值,訪問的時候訪問的都是同一塊內(nèi)存。第二點(diǎn),即便是沒有對象也可以訪問這個靜態(tài)的值,通過“類名.靜態(tài)成員變量名”來訪問這個靜態(tài)的值,所以以后看到某一個類名加上“.”再加上后面有一個東西,那么后面這個東西一定是靜態(tài)的,如”System.out”,這里就是通過類名(System類)再加上“.”來訪問這個out的,所以這個out一定是靜態(tài)的。
如果一個類成員被聲明為static,它就能夠在類的任何對象創(chuàng)建之前被訪問,而不必引用任何對象。static 成員的最常見的例子是main( ) 。因?yàn)樵诔绦蜷_始執(zhí)行時必須調(diào)用main() ,所以它被聲明為static。
聲明為static的變量實(shí)質(zhì)上就是全局變量。當(dāng)聲明一個對象時,并不產(chǎn)生static變量的拷貝,而是該類所有的實(shí)例變量共用同一個static變量,例如:聲明一個static的變量count作為new一個類實(shí)例的計(jì)數(shù)。聲明為static的方法有以下幾條限制:
(1)、它們僅能調(diào)用其他的static 方法。
(2)、它們只能訪問static數(shù)據(jù)。
(3)、它們不能以任何方式引用this 或super。
如果你需要通過計(jì)算來初始化你的static變量,你可以聲明一個static塊,Static 塊僅在該類被加載時執(zhí)行一次。下面的例子顯示
的類有一個static方法,一些static變量,以及一個static 初始化塊: 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 類被裝載,所有的static語句被運(yùn)行。首先,a被設(shè)置為3,接著static 塊執(zhí)行(打印一條消息),最后,b被初始化為a*4 或12。然后調(diào)用main(),main() 調(diào)用meth() ,把值42傳遞給x。3個println ( ) 語句引用兩個static變量a和b,以及局部變量x 。
注意:在一個static 方法中引用任何實(shí)例變量都是非法的。
下面是該程序的輸出:
Static block initialized. x = 42 a = 3 b = 12
在定義它們的類的外面,static 方法和變量能獨(dú)立于任何對象而被使用。這樣,你只要在類的名字后面加點(diǎn)號(.)運(yùn)算符即可。例如,如果你希望從類外面調(diào)用一個static方法,你可以使用下面通用的格式:
classname.method( )
這里,classname 是類的名字,在該類中定義static方法??梢钥吹?,這種格式與通過對象引用變量調(diào)用非static方法的格式類似。一個static變量可以以同樣的格式來訪問——類名加點(diǎn)號運(yùn)算符。這就是Java 如何實(shí)現(xiàn)全局功能和全局變量的一個控制版本。
總結(jié):
(1)、static成員是不能被其所在class創(chuàng)建的實(shí)例訪問的。
(2)、如果不加static修飾的成員是對象成員,也就是歸每個對象所有的。
(3)、加static修飾的成員是類成員,就是可以由一個類直接調(diào)用,為所有對象共有的。
Java Static:作為修飾符, 可以用來修飾變量、方法、代碼塊(但絕對不能修飾類)。
(1)、修飾變量:
類的所有對象共同擁有的一個屬性,也稱為類變量。這類似于C語言中的全局變量。類變量在類加載的時候初始化,而且只被初始化一次。在程序中任何對象對靜態(tài)變量做修改,其他對象看到的是修改后的值。因此類變量可以用作計(jì)數(shù)器。另外,Java Static變量可以用類名直接訪問,而不必需要對象。
(2)、修飾方法:
類的所有對象共同擁有的一個功能,稱為靜態(tài)方法。靜態(tài)方法也可以用類名直接訪問,而不必需要對象。所以在靜態(tài)方法里不能直接訪問非靜態(tài)變量和非靜態(tài)方法,在Static方法里不能出現(xiàn)this或者super等關(guān)鍵字。
(3)、修飾Java代碼塊:
用static去修飾類里面的一個獨(dú)立的代碼塊,稱為靜態(tài)代碼塊。靜態(tài)代碼塊在類第一次被加載的時候執(zhí)行,而且只執(zhí)行一次。靜態(tài)代碼塊沒有名字,因此不能顯式調(diào)用,而只有在類加載的時候由虛擬機(jī)來調(diào)用。它主要用來完成一些初始化操作。
(4)、說說類加載:
JVM在第一次使用一個類時,會到classpath所指定的路徑里去找這個類所對應(yīng)的字節(jié)碼文件, 并讀進(jìn)JVM保存起來,這個過程稱之為類加載。
可見,無論是變量,方法,還是代碼塊,只要用static修飾,就是在類被加載時就已經(jīng)"準(zhǔn)備好了",也就是可以被使用或者已經(jīng)被執(zhí)行。都可以脫離對象而執(zhí)行。反之,如果沒有static,則必須通過對象來訪問。
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