介绍一下java里面的静态变量，静态方法，静态代码块（面试题）

静态方法（Static Methods）和静态变量（Static Variables）是面向对象编程中与类本身直接关联的成员（而非类的实例）。它们的设计目的是为了实现共享数据和类级别的方法操作。是依赖于类存在的。他们在内存里面只存在一个，可以别类的实例共享。以下是详细讲解：

一、静态变量（Static Variables）

1. 定义与特点

• 定义：用 static 关键字修饰的变量，属于类本身，而不是类的实例。
• 特点：
  • 共享内存：所有类的实例共享同一份静态变量。
  • 生命周期：随着类的加载而创建，随着类的卸载而销毁（程序结束时）。
  • 访问方式：可以通过类名直接访问（推荐），也可以通过对象访问（不推荐）。
• 内存分配：存储在方法区的静态存储区域。

2. 使用场景

• 需要所有对象共享的数据（如计数器、全局配置）。
• 常量（通常结合 final 使用，如 public static final double PI = 3.14;）。

3. 示例代码

class Employee {
    // 静态变量：所有员工共享的公司名
    public static String company = "Tech Corp";
    private String name;

    public Employee(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void printInfo() {
        // 访问静态变量（推荐用类名）
        System.out.println(name + " 就职于 " + Employee.company);
    }
}

// 使用
Employee emp1 = new Employee("张三");
Employee emp2 = new Employee("李四");

// 修改静态变量（所有实例生效）
Employee.company = "New Tech Corp";

emp1.printInfo(); // 输出：张三 就职于 New Tech Corp
emp2.printInfo(); // 输出：李四 就职于 New Tech Corp

二、静态方法（Static Methods）

1. 定义与特点

• 定义：用 static 关键字修饰的方法，属于类本身，而非实例。
• 特点：
  • 直接调用：无需创建对象，通过类名直接调用。
  • 访问限制：
    • 只能直接访问其他静态成员（静态变量或静态方法）。
    • 不能直接访问实例变量或实例方法（因为实例成员依赖对象存在）。
  • 无 this 关键字：静态方法中没有 this 引用。

2. 使用场景

• 工具类方法（如 Math.sqrt()、Collections.sort()）。
• 工厂方法（创建并返回对象）。
• 操作静态变量的方法。

3. 示例代码

class MathUtils {
    // 静态变量
    public static final double PI = 3.1415926;

    // 静态方法：计算圆的面积
    public static double calculateCircleArea(double radius) {
        return PI * radius * radius;
    }

    // 静态方法：生成随机数
    public static int getRandomNumber(int min, int max) {
        return (int) (Math.random() * (max - min + 1) + min);
    }
}

// 使用静态方法
double area = MathUtils.calculateCircleArea(5.0);
int random = MathUtils.getRandomNumber(1, 100);

三、静态代码块（Static Block）

• 定义：用 static { ... } 定义的代码块，在类加载时执行一次。
• 用途：初始化静态变量或加载静态资源（如配置文件、数据库驱动）。
• 示例：

class DatabaseConfig {
    // 静态变量
    public static String dbUrl;
    public static String username;

    // 静态代码块：类加载时初始化配置
    static {
        dbUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        username = "admin";
        System.out.println("数据库配置已加载！");
    }
}

四、静态成员 vs. 实例成员

五、关键注意事项

1. 静态方法不能访问实例成员：

   class Test {
       private int instanceVar = 10;  // 实例变量
       private static int staticVar = 20;  // 静态变量
   
       public static void staticMethod() {
           // System.out.println(instanceVar); // 编译错误！不能访问实例变量
           System.out.println(staticVar);      // 允许访问静态变量
       }
   }
   

2. 静态成员的设计原则：

   • 避免滥用：过度使用静态成员会导致代码耦合度高，难以测试和维护。
   • 线程安全：多线程环境下修改静态变量需加锁（如 synchronized）。

3. 静态方法的常见用途：

   • 工具类：Math、Collections。
   • 单例模式：通过静态方法获取唯一实例。
   • 工厂模式：通过静态方法创建对象。

六、经典应用示例

1. 单例模式（静态方法 + 静态变量）

class Singleton {
    // 静态变量：唯一实例
    private static Singleton instance;

    // 私有构造方法（防止外部创建对象）
    private Singleton() {}

    // 静态方法：获取唯一实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

// 使用
Singleton s1 = Singleton.getInstance();
Singleton s2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(s1 == s2); // 输出：true（同一对象）

2. 工具类（静态方法）

class StringUtils {
    // 私有构造方法（防止实例化）
    private StringUtils() {}

    // 静态方法：判断字符串是否为空
    public static boolean isEmpty(String str) {
        return str == null || str.trim().isEmpty();
    }
}

// 使用
boolean result = StringUtils.isEmpty("  "); // 返回 true

七、总结

• 静态变量：用于全局共享数据，所有对象共享同一份值。
• 静态方法：用于定义类级别的工具方法或操作静态变量。
• 适用场景：工具类、单例模式、常量定义、工厂方法。
• 慎用场景：需要维护对象状态时，避免使用静态成员。

合理使用静态成员可以提升代码的简洁性和性能，但需注意设计模式和线程安全问题！