java面向對象進階篇--static

一、前言

java進階篇已經開始了，先從面向對象開始，由于時間原因今天就只更新了static部分，內容上特別詳細，一些特別的注意事項也在反復的提醒大家。

溫馨提示一下，往后的java篇會越來越難，希望大家能夠堅持下去。大家一起努力！！！

二、基礎概念

定義靜態變量

靜態變量使用 static 關鍵字聲明。通常在類級別、方法外部定義，并且在整個類的生命周期內存在一份實例。靜態變量可以是基本數據類型（如 int、double 等）或引用類型（如對象的引用）。

?訪問靜態變量

靜態變量可以通過類名直接訪問，也可以通過對象實例訪問，但推薦使用類名訪問，因為靜態變量不是對象的一部分。

靜態變量的初始化

靜態變量可以在聲明時初始化，也可以在靜態初始化塊中初始化。靜態初始化塊在類加載時執行，并且僅執行一次。

特點與注意事項

類級別共享：靜態變量的值對所有類的實例來說是共享的，它們只有一份拷貝存在于內存中。
生命周期：靜態變量隨著類的加載而初始化，而不是隨著對象的創建而初始化。它們存在于整個類的生命周期內，直到程序結束或類被卸載。
線程安全：靜態變量在多線程環境下可能存在并發訪問的問題，因此需要考慮線程安全性，可以使用 synchronized 關鍵字或其他并發控制機制來保護靜態變量的訪問。
命名規范：通常靜態變量的命名習慣是使用大寫字母和下劃線分隔單詞（例如 MAX_SIZE），以區分于實例變量。
應用場景：靜態變量通常用于表示類的常量（如 Math.PI）、計數器（記錄類實例創建次數）、單例模式中的實例等場景。

三、static靜態變量

?看上圖可以發現，李四的輸出信息中沒有老師的姓名，那是因為李四并沒有給teacher這個變量賦值。

總所周知，在一個教室中，老師是學生們共有的，所以有沒有一種方法使得所有學生都能有這一屬性呢，答案當然是有的。這就得使用我們的static靜態變量了。

代碼優化：

Student.teacher = "李老師";
Student student = new Student();
student.setName("張三");
student.setAge(18);
student.setGender("男");student.study();
student.show();Student student1 = new Student("李四", 19, "女");
student1.study();
student1.show();

運行結果：

思考一下teacher這一變量并沒有賦值給學生，但是每個學生都有這一屬性。

這就是靜態變量的神奇之處，?

好好的去理解一下這句話。

只要在類中存在了，他就會存在于整個生命周期中。?

靜態變量的值對所有類的實例來說是共享的。

四、static內存圖

圖片出自黑馬程序員

注：靜態變量是隨著類的加載而加載的，優先于對象出現。

注：靜態區的變量是共享的?

?五、靜態方法和工具類

幾種常見的工具類

javabeen類

Java Bean 類是Java開發中常見的一種模式，它有助于實現數據的封裝和重用，同時也是構建面向對象程序設計中的基礎組件之一。

使用 Java Bean 類的場景：

數據封裝：用于封裝應用程序中的數據，提供簡潔的訪問和修改方式。
數據傳輸：用于傳輸數據，例如在客戶端和服務器之間，或者在不同層之間。
框架兼容性：許多框架（如Spring等）利用 Java Bean 的約定進行依賴注入和配置管理。

?測試類

在Java中，測試類通常用于編寫和運行單元測試，以驗證程序的各個部分是否按預期工作。這些測試類是獨立的Java類，用于測試應用程序中的其他類或方法的功能和行為。

編寫測試類的基本步驟

導入必要的類和方法：

根據選擇的測試框架，導入正確的測試注解和斷言方法。通常，需要導入類似于?org.junit.jupiter.api.Test?和?org.junit.jupiter.api.Assertions.*?這樣的類。

編寫測試方法：

使用測試框架提供的注解（如?@Test）標記測試方法，以便測試運行器能夠識別它們。
在方法中編寫測試邏輯，通常包括調用待測試的方法或類，并使用斷言來驗證預期的行為或結果是否正確。

運行測試：

在集成開發環境（IDE）中，通常可以通過右鍵單擊測試類并選擇“運行測試”來直接運行單元測試。
也可以通過構建工具（如 Maven 或 Gradle）的測試插件來運行測試，或者使用命令行界面運行測試。

工具類?

Java 中的工具類是一種常見的編程實踐，用于封裝一些常用的靜態方法或者提供一些靜態字段，以便在整個應用程序中方便地進行調用和重用。工具類通常不包含狀態，其方法一般是無副作用的，主要用于功能性的操作。

靜態方法：

工具類中的方法通常是靜態的，可以直接通過類名調用，無需實例化對象。

私有構造函數：

通常會將工具類的構造函數聲明為私有，以防止被實例化。因為工具類主要是為了提供靜態方法，而不是創建對象。

常用的靜態方法：

工具類可以包含各種常用的靜態方法，例如字符串處理、日期操作、數學計算等。

無狀態：

工具類通常不包含成員變量，也不維護狀態，這樣可以確保其方法的純粹性，避免副作用。

實用性：

工具類主要用于封裝一些通用的操作，提高代碼的復用性和可維護性。在大型項目中特別有用，可以減少代碼重復。

?定義數組工具類

代碼實現：?

/*** 將整數數組轉換為字符串表示形式。* 該方法通過StringBuilder構建數組的字符串表示，以避免使用+操作符連接字符串時的性能問題。* 它遍歷數組，并將每個元素添加到StringBuilder中，除了最后一個元素之外，每個元素后面都跟上一個逗號。* 最后，方法返回StringBuilder的字符串形式，該字符串以方括號包圍數組元素。** @param arr 整數數組，要轉換為字符串表示的數組。* @return 字符串表示的數組，格式為"[元素1, 元素2, ..., 元素n]"。*/public static String printArray(int[] arr){// 初始化StringBuilder以構建數組的字符串表示。StringBuilder sb = new StringBuilder();// 開始構建字符串，先添加左方括號。sb.append("[");// 遍歷數組中的每個元素。for (int i = 0; i < arr.length; i++) {// 如果當前元素是最后一個元素，就不添加逗號。if (i == arr.length - 1){sb.append(arr[i]);}else {// 對于其他元素，在其后面添加逗號。sb.append(arr[i]).append(",");}}// 完成構建字符串，添加右方括號。sb.append("]");// 返回構建好的字符串表示的數組。return sb.toString();}

    /*** 計算數組的平均值。* * @param arr2 一個double類型的數組，用于計算平均值。* @return 返回數組所有元素的平均值。*/public static double getAverage(double[] arr2){double sum = 0; // 初始化累加和為0// 遍歷數組，累加數組中的每個元素for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {sum += arr2[i];}// 返回累加和除以數組長度得到的平均值return sum / arr2.length;}

?結果展示：

定義學生工具類

?代碼實現：

/*** StudentUtil類是一個工具類，用于學生信息的操作。* 該類被設計為不可實例化，通過提供靜態方法來服務。*/
private StudentUtil(){}/*** 獲取學生列表中最大的年齡。* * @param list 一個ArrayList類型的學生列表，不能為空。* @return 返回學生列表中的最大年齡。* * 注意：該方法假設列表至少有一個學生，沒有進行空列表的檢查。*/
public static int getMaxAge(ArrayList<Student>list){/* 初始化最大年齡為列表第一個學生的年齡 */int maxAge = list.getFirst().getAge();/* 遍歷學生列表，尋找最大年齡 */for (Student student : list) {/* 如果當前學生的年齡大于已知的最大年齡，則更新最大年齡 */if (student.getAge() > maxAge) maxAge = student.getAge();}/* 返回找到的最大年齡 */return maxAge;
}

結果展示：

六、static注意事項和使用場景

靜態字段：

靜態字段屬于類而不是實例。這意味著所有實例共享同一個靜態字段的值。應謹慎使用靜態字段，因為它們的狀態是全局的，并可能導致并發訪問問題。

靜態方法：

靜態方法可以直接通過類名調用，無需實例化對象。通常用于實現工具類、工廠方法或者在沒有實例化對象時執行某些操作的情況。靜態方法不能訪問非靜態方法或者實例變量，因為它們沒有隱式的?this?引用。

靜態塊：

靜態塊用?static { ... }?來聲明，它在類加載時執行，并且僅執行一次。通常用于初始化靜態字段或執行靜態方法。

靜態類：

如果類被聲明為?static，那么它通常是一個內部類，表明它不需要外部類的實例即可被實例化。靜態內部類不能直接訪問非靜態的外部類成員。

注意事項：

線程安全性：靜態字段和方法是類級別的，可能會影響多個實例或線程。確保在多線程環境下使用時考慮到線程安全性。
單例模式：靜態方法和塊常用于實現單例模式。確保單例的唯一性和線程安全性是使用靜態的重要考慮因素。
依賴注入：靜態方法或字段不適合用于依賴注入，因為它們導致代碼緊耦合，并使得單元測試變得困難。
靜態導入：
使用?import static?可以導入靜態方法和字段，使得在使用時可以不通過類名而直接訪問。這在某些情況下可以提高代碼的可讀性，但也要避免濫用，以免降低代碼的可維護性。