Static 关键字的 5 种用法,你会几种?

作者:我叫刘半仙

Static 关键字的 5 种用法,你会几种?

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);
   }
}

虽然有volatile使对象可见,但运行后有一定几率会报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):

Static 关键字的 5 种用法,你会几种?

解决办法:

  1. 使用私有的对象。
  2. 。推荐: Java 虚拟机对锁优化所做的努力
  3. ThreadLocal。推荐: 多线程并发神器–ThreadLocal
  4. 使用第三方的日期处理函数。
  5. 5.Java8推出了线程安全、简易、高可靠的时间包,里面有LocalDateTime年月日十分秒;LocalDate日期;LocalTime时间三个类可供使用。推荐: JDK8之新特性扩展篇

下图是使用私有对象和ThreadLocal解决高并发状态的图解。

Static 关键字的 5 种用法,你会几种?

本文给出使用私有的对象和加锁两种实现代码,ThreadLocal方式读者可以尝试自己实现

public class DateUtil {

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

   public static String formatFromDate(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 parseToDate(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);
       }
   }
}

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。在Java技术栈微信公众号后台回复关键字:_Java_,可以获取更多栈长整理的 Java 技术干货。推荐: JDK8新特性之接口默认方法与静态方法 。

【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 volatile 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
   private static 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。那我们可不可以直接从Spring容器中获取Bean实例?

解决方案二:ApplicationContextAware。通过它Spring容器会自动把上下文环境对象注入到ApplicationContextAware接口的实现类中setApplicationContext方法里。推荐: Spring Aware容器感知技术

换句话说,我们在ApplicationContextAware的实现类中,就可以通过这个上下文环境对象得到Spring容器中的Bean。

首先,在web项目中的web.xml中配置加载Spring容器的Listener:

<!-- 初始化Spring容器,让Spring容器随Web应用的启动而自动启动 -->
<listener>
   <listener-class>org.springframework.web.context.ContextLoaderListener</listener-class>
</listener>

然后,实现ApplicationContextAware接口:

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);
 }
}

最后,在Spring配置文件中注册该工具类:

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

原来的导出工具类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。在Java技术栈微信公众号后台回复关键字:_Java_,可以获取更多栈长整理的 Java 技术干货。推荐: JDK8新特性之接口默认方法与静态方法

【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。在Java技术栈微信公众号后台回复关键字:_Java_,可以获取更多栈长整理的 Java 技术干货。

【实例一】前文中写静态方法时的实例一,我们用了static块初始化单例对象,这样做有一个弊端,在调用单例其他方法时也会初始化对象,现在我们只希望在调用getInstance方法时初始化单例对象,要怎么改进呢?因为饿汗式写法性能不太好,所以最终单例模式优化到如下:

public class Singleton {
   //使用静态内部类初始化对象
   private static class  SingletonHolder{
     private static volatile Singleton instance = new Singleton();
   }
   private Singleton (){}
   public static Singleton getInstance() {
       return SingletonHolder.instance;
   }
   public static  void otherMothed(){
     System.out.println("调用单例的其他方法时不会创建对象.")
   }
   public static  void  main(String [] args){
       //Singleton.otherMothed();
        Singleton.getInstance();
   }
}

【实例二】博主在内部类的实际开发中应用不多,但有时候还真不能没有它,比如LinkedList使用了如下静态内部类:

Static 关键字的 5 种用法,你会几种?

其实在数据结构中我们把next和prev称为前后节点的指针,HashMap内部也使用了静态内部类Entry的数组存放数据。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。

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原文 

https://segmentfault.com/a/1190000022510667

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