你知道么?static关键字有5种用法。

来源:
三产
最后修订:
2017年07月27日 17:41:41
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本文带你领略Java实际开发中static的5种用法。

本文转载自:你知道么?static关键字有5种用法。

     说到static,静态变量和静态方法大家随口就来,因为他们在实际开发中应用很广泛,但他们真正在使用的时候会存在很多问题,而且它的使用不只那两种:

      1.静态变量。

      2.静态方法。

      3.静态代码块。

      4.静态内部类。

      5.静态导入。

接下来我们看一下这些用法。

1.静态变量

      静态变量属于类,内存中只有一个实例,当类被加载,就会为该静态变量分配内存空间,跟 class 本身在一起存放在方法区中永远不会被回收,除非 JVM 退出。(方法区还存哪些东西可以看看:Java虚拟机运行时数据区域)静态变量的使用方式:【类名.变量名】和【对象.变量名】。

      【实例】实际开发中的日期格式化类SimpleDateFormat会经常用到,需要的时候会new一个对象出来直接使用,但我们知道频繁的创建对象不好,所以在DateUtil中直接创建一个静态的SimpleDateFormat全局变量,直接使用这个实例进行操作,因为内存共享,所以节省了性能。但是它在高并发情况下是存在线程安全问题的。SimpleDateFormat线程安全问题代码复现:

public class OuterStatic {

     public static class InnerStaticSimpleDateFormat  implements Runnable {
            @Override
            public void run() {
                while(true) {
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                                  +":"+DateUtil.parse("2017-07-27 08:02:20"));
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }    
        }
        public static void main(String[] args) {
            for(int i = 0; i < 3; i++){
                 new Thread(new InnerStaticSimpleDateFormat(), "测试线程").start();

            }

        }
}
 class DateUtil {

    private static  volatile SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static  String formatFromDate(Date date)throws ParseException{
        return sdf.format(date);
    }
    public static Date parseToDate(String strDate) throws ParseException{

        return sdf.parse(strDate);
    }
}

     运行后会报java.lang.NumberFormatException: multiple points或For input string: ““等错误,原因是多线程都去操作一个对象(本图来自于:关于 SimpleDateFormat 的非线程安全问题及其解决方案):

                               {width=“420” height=“259”}

     解决办法:1.使用私有的对象。2.加锁。3.用ThreadLocal。

                             {width=“413” height=“257”}

     上图两图是使用私有对象和ThreadLocal解决高并发状态的图解。我们给出前两种实现代码:

public class DateSyncUtil {

    private static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public static String formatDate(Date date)throws ParseException{
      //方式一:让内存不共享,到用的时候再创建私有对象,使用时注释掉全局变量sdf
      //SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
      //return sdf.format(date);
      //方式二:加锁,使用时打开全局变量sdf的注释
        synchronized(sdf){
            return sdf.format(date);
        }  
    }
   public static Date parse(String strDate) throws ParseException{
       //方式一:使用时注释掉全局变量sdf
       //SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
       //return sdf.parse(strDate);
       //方式二:加锁,使用时打开全局变量sdf的注释
        synchronized(sdf){
            return sdf.parse(strDate);
        }
    } 
}

     本文给出的两种方式都会对性能有不同程度的影响。推荐使用ThreadLocal,因为它的性能最好,读者可以尝试自己实现。

2.静态方法

      静态方法和非静态方法一样,都跟class 本身在一起存放在内存中,永远不会被回收,除非 JVM 退出,他们使用的区别的一个方面是非static方法需要实例调用,static方法直接用类名调用。

      【实例一】单例模式,它提供了一种创建对象的最佳方式,保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

public class Singleton {
   private static Singleton instance = null;  
    static {  //静态代码块,后面讲
       instance = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
        return instance;  
    }      
}

      静态的方法不必实例化就能直接使用,用法方便,不用频繁的为对象开辟空间和对象被回收,节省系统资源。是不是相较之下觉得static用的比较爽呢?但是他也会带来一些问题:

      【实例二】一般工具类中的方法都写成static的,比如我们要实现一个订单导出功能,代码如下:

public class ExportExcelUtil{
    @Autowired
    OrderService orderService ;

    public static void exportExcel(String id){
       //查询要导出的订单的数据
       Order order =orderService.getById(id);//这里的orderService对象会是null
      //...省略导出代码...
    }
} 

      为什么orderService会是null?原因不是spring没注入,而是static方法给它"清空"了。解决方案一:@PostConstruct,它修饰的方法会在服务器加载Servlet时执行一次,代码如下:

@Component //这个注解必须加
public class ExportExcelUtil{
    @Autowired
    OrderService orderService ;

    private static ExportExcelUtil  exportExcelUtil; 

    //注解@PostConstruct 这个其实就是类似声明了,当你加载一个类的构造函数之后执行的代码块,
    //也就是在加载了构造函数之后,就将service复制给一个静态的service。
     @PostConstruct  
     public void init() {       
        exportExcelUtil= this; 
        exportExcelUtil.orderService = this.orderService ; 
     }  

    public static void exportExcel(String id){
       //是不是很像经典main方法的调用模式呢?
       Order order =exportExcelUtil.orderService .getById(id);
       //...省略导出代码...
    }
}

      每个工具类都要去加上@PostConstruct注解,代码重复性高。思考我们可不可以直接从spring容器中获取Bean实例?解决方案二:ApplicationContextAware。当一个类实现了ApplicationContextAware接口之后,这个类就可以方便获得ApplicationContext中的所有bean。换句话说,就是这个类可以直接获取spring配置文件中,所有有引用到的bean对象。

public class SpringContextBean implements ApplicationContextAware{
    private static ApplicationContext context = null;

    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException
    {
        context = applicationContext;
    }

    public static <T> T getBean(String name)
    {
        return (T)context.getBean(name);
    }

    public static <T> T getBean(Class<T> beanClass){
        return context.getBean(beanClass);
    }
}

把他放入spring容器中:

<bean id="springContextBean" class="com.test.SpringContextBean"></bean>

最终,原来的代码可以简化到如下:

public class ExportExcelUtil{
    public static void exportExcel(String id){
      OrderService orderService = SpringContextBean.getBean(OrderService.class);
      Order order =orderService .getById(id);
       //...省略导出代码...
    }
}

3.静态代码块

      我们其实在工作中一直用到的代码块,所谓代码块是指使用“{}”括起来的一段代码。其中静态代码块只执行一次,构造代码块在每次创建对象是都会执行。根据位置不同,代码块可以分为四种:普通代码块、构造块、静态代码块、同步代码块。ref:Java中普通代码块,构造代码块,静态代码块区别及代码示例

      【实例】因为JVM只为静态分配一次内存,在加载类的过程中完成静态变量的内存分配。所以实际工作中我们可以使用静态代码块初始化一些不变的属性:

//final表示此map集合是不可变得
public  static  final  Map<String,String> spuKeysMap = new HashMap<String,String>();
static{
   spuKeysMap.put("spuName","男装");
   spuKeysMap.put("spuCode","男装编码");
   spuKeysMap.put("spuBrand","品牌");
   spuKeysMap.put("owner","所有者");
}

       但是静态代码块和静态变量初始化有什么关系?在上文的单例模式中,我们使用了静态代码块来创建对象,为何那那样写?我在网上看到了这样一段代码:

    static {  
        _i = 10;  
    }  
    public static int _i = 20;  

    public static void main(String[] args) {  
        System.out.println(_i);  
    }  

      上面的结果是10还是20?如果存在多个代码块呢?

   static {  
         _i = 10;  
    }  
    public static int _i =30;
    static {  
        _i = 20;  
    }   
    public static void main(String[] args) {  
        ystem.out.println(_i);
    }  

     测试过后你会发现两个答案结果都是20。

     因为其实public static int _i = 10;  和如下代码:

    public static int _i;  
    static {  
        _i = 10;  
    }  

      是没有区别的,他们在编译后的字节码完全一致(读者可以使用javap -c命令查看字节码文件),所以两个例子的结果就是最后一次赋值的数值。

4.静态内部类

      在定义内部类的时候,可以在其前面加上一个权限修饰符static,此时这个内部类就变为了静态内部类。

     【实例】由于博主在工作中很少用到,但在某些情况下,少了静态内部类还真是不行,比如LinkedList使用了如下静态内部类:

             {width=“581” height=“294”}

      其实在数据结构中我们把next和prev称为前后节点的指针。为了加深理解,读者可以亲自运行以下的代码来体会一下静态内部类。

      private static String name = "北京";  //静态变量
        public static void main(String[] args) { 
            new StaticInternal().outMethod();
        }   
        public static void outStaticMethod(String tempName) {       
            System.out.println("外部类的静态方法 name:"+tempName);  
        } 
        public void outMethod() {             // 外部类访问静态内部类的静态成员:内部类.静态成员  
            System.out.println("外部类的非静态方法调用");
            StaticInternal.InnerStaticClass inner = new   StaticInternal.InnerStaticClass();// 实例化静态内部类对象  
            inner.setInnerName("呼呼");// 访问静态内部类的非静态方法  
            InnerStaticClass.innerStaticMethod(); // 访问静态内部类的静态方法  
            System.out.println("外部类访问静态内部类的非静态方法 name:"+inner.getInnerName());
        }  
        static class InnerStaticClass {            
            String  InnerName="西安";  
            static void innerStaticMethod() {    // 静态内部类的静态方法  
                System.out.println("静态内部类访问外部类的静态变量: name = " + name);  
                outStaticMethod(new InnerStaticClass().InnerName);     // 访问外部类的静态方法  
            }  
            // 静态内部类的非静态方法  
            public void setInnerName(String name) {  
                System.out.println("静态内部类的非静态方法");  
                this.InnerName = name;  
            }  
            public String getInnerName() {  
                System.out.println("静态内部类的非静态get方法 name="+name); 
                return this.InnerName;  
            } 
        }  

实际中的应用可以看看:SpringMvc 静态内部类 封装请求数据,在这里我们来总结一下静态内部类:

      1.加强代码可读性。如:StaticInternal.InnerStaticClass inner = new   StaticInternal.InnerStaticClass();

      2.多个外部类的对象可以共享同一个静态内部类的对象。

      3.静态内部类无需依赖于外部类,它可以独立于外部对象而存在。因为静态类和方法只属于类本身,并不属于该类的对象,更不属于其他外部类的对象。

5.静态导入

      静态导入是JKD1.5后新加的功能,一般不怎么常用,了解即可。有时候面试答出来这个会让别的觉得你热爱技术。

     【实例】 回想一下,我们以前是不是这样写获取随机数:

  public static void main(String[] args) {
    double random = Math.random();
    System.out.println(Math.PI);
    System.out.println(Math.round(random));
  } 

      Math出现的次数太多了,可以简化吗?现在我们可以直接使用静态导入来写,如下

import static java.lang.Math.*;

public class StaticInternal {

  public static void main(String[] args) {
    double random = random();
    System.out.println(PI);
    System.out.println(round(random));
  } 
}

      是不是方便了许多?但别着急偷懒,因为使用它过多会导致代码可读性差:

import static java.lang.Math.*;
import static java.lang.Integer.*;
public class StaticInternal {

  public static void main(String[] args) {
    double random = random();
    System.out.println(PI);
    System.out.println(round(random));
    System.out.println(bitCount(11));
  } 
}

      或许你知道PI是Math类的方法,那bitCount是哪个类的方法呢?所以尽量避免使用static导入,实在要导入的话,去掉*号通配符,直接写成:java.lang.Integer.bitCount。

      博主是个普通的程序猿,水平有限,文章难免有错误,欢迎牺牲自己宝贵时间的读者,就本文内容直抒己见,我的目的仅仅是希望对读者有所启发。