OOP02-静态总结和梳理

本文解决两个问题

静态成员
静态成员与实例成员的区别

为什么使用静态变量

静态变量可以被类的所有实例共享，无论一个类创建了多少个对象，它们都共享同一份静态变量。
也就是说，静态变量只会被分配一次内存，即使创建多个对象，这样可以节省内存。

静态方法为什么不能调用非静态成员?

静态方法是属于类的，在类加载的时候就会分配内存，可以通过类名直接访问。
非静态成员属于实例对象，只有在对象实例化之后才存在，需要通过类的实例对象去访问。
在类的非静态成员不存在的时候静态方法就已经存在了，此时调用在内存中还不存在的非静态成员，属于非法操作。

静态方法和实例方法有何不同？

调用方式不同
- 在外部调用静态方法时，可以使用 类名.方法名 的方式，也可以使用 对象.方法名 的方式，而实例方法只有后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象。
- 不过，需要注意的是一般不建议使用 对象.方法名 的方式来调用静态方法。这种方式非常容易造成混淆，静态方法不属于类的某个对象而是属于这个类。因此，一般建议使用 类名.方法名 的方式来调用静态方法。
访问类成员是否存在限制
- 静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），不允许访问实例成员（即实例成员变量和实例方法），而实例方法不存在这个限制。

静态成员的特点

只有一份
类加载时初始化
在所有实例间共享

静态成员包括哪些

静态变量
静态方法
静态块

来个例子

需求：定义人类，属性有姓名，性别，生命次数

分析：

每个人的姓名不同，性别不同，生命次数相同，都只有一次
姓名和性别设计成实例成员，因为每个实例属性有独立的内存
生命次数设计成静态成员，因为所有对象的生命次数的值都是1，所有对象可以共用生命次数
提示：大家可以把静态变量理解为属于全局变量

代码：

public class Person {
    String name;  // 实例属性
    String gender; // 实例属性
    static int live = 1; // 静态属性

    public Person(String name, String gender) {
        this.name = name;
        this.gender = gender;
    }

    public void sayHello(){
        System.out.printf("我是%s,%s生,我们都知道人的生命只有%d次\n",this.name,this.gender,Person.live);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("美少女","女");
        Person p2 = new Person("浩哥","男");
        p1.sayHello();
        p2.sayHello();
    }
}

内存分配（重点）：

第一步：加载类
- 运行该程序，JVM会执行Person.main()来启动程序（第15行代码），此时第一次出现了类Person
- 程序运行期间，第一次出现类名Person时，开始加载类Person，将Person的字节码文件Person.class从硬盘加载到内存的元空间，如图中的红色部分所示。
第二步：初始化静态成员
- 类Person加载后立即为类的静态成员分配内存（静态变量，静态方法都分配内存），静态成员分配在元空间中，如图中蓝色部分
- 第4行的静态变量live被分配了内存
- 提示：不现在没有创建Person类的对象，此时静态成员已经分配了内存
第三步：实例化对象
- 静态成员分配完内存后，开始执行main方法中的代码
- 创建p1对象：第16行代码，图中绿色部分
  - 第一步：在堆中为p1分配name和gender的内存
  - 第二步：在栈中为p1分配内存
  - 第三步：p1指向堆中分配的内存
- 创建p2对象：第17行代码，图中紫色部分
  - 第一步：在堆中为p2分配name和gender的内存
  - 第二步：在栈中为p2分配内存
  - 第三步：p2指向堆中分配的内存

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上图展示了静态和实例的区别
堆中有两个实例，每个实例有自己私有的姓名和性别
元空间中有一个静态变量live，live变量可以被类名Person，对象名p1，p2使用

继续深入

如果p1修改了live的值为2，那么用p2对象输出live的值是多少呢，用Person类输出live的值是多少呢
```
p1.live = 2;
System.out.println(p2.live);
System.out.println(Person.live);
```
答案都是2，这就证明了静态变量live可以在p1和p2之间共享

小结：

对象的实例new几次就分配几次内存，不new就没有分配内存
静态变量在类加载时初始化，分配内存，不new对象，静态变量也分配了内存
静态变量只有一份，所有实例共享一份静态变量
实例方法可以访问静态成员，因为内存中一定存在静态成员
静态方法不允许访问实例成员，因为实例成员不new，内存中就不存在实例成员
静态方法中如果要访问实例成员，必须先new出实例，然后由对象的引用调用

检验一下

下面的代码运行后是什么结果

public class Test {
    int age;

    public static void main(String[] args) {
        age = 1;
        System.out.println(age);
    }
}

第5行报错：原因是静态方法main访问了实例属性age

下面的代码运行后是什么结果

public class Test {
    public void add(){
        System.out.println("调用了add方法");
    }
    
    public static void sub(){
        System.out.println("调用了sub方法");
        add();
    }

    public static void main(String[] args) {
        sub();
    }
}

第8行报错：原因是静态方法sub调用了实例方法add

下面的代码运行后是什么结果

public class Test {
    public void add(){
        System.out.println("调用了add方法");
    }

    public static void sub(){
        System.out.println("调用了sub方法");
        new Test().add();
    }

    public static void main(String[] args) {
        sub();
    }
}

正确，这个题目是对上一个题目的改进，正确的原因是第8行在调用add方法前，已经new出了Test类的对象，然后由Test类的对象调用实例方法add。