Java靜態變量與方法：static關鍵字基礎用法

1. 爲什麼需要static關鍵字？¶

我們先想一個場景：如果有一個Student類，每個學生有自己的名字和年齡（這些是每個學生獨立的信息），但我們還需要統計總共有多少個學生（這是所有學生共享的信息）。如果不用static，每個學生對象都要單獨存一個總人數變量，這會浪費內存且容易出錯。這時static關鍵字就派上用場了——它可以讓變量和方法屬於類，而不是某個具體對象，實現數據共享。

2. 靜態變量（類變量）¶

定義：用static修飾的變量稱爲靜態變量（類變量），它屬於整個類，所有通過該類創建的對象共享同一個靜態變量的存儲空間。

特點：
- 所有對象共享一份靜態變量，修改一個對象的靜態變量會影響所有對象。
- 可通過類名直接訪問（推薦），也可通過對象訪問（不推薦，易混淆）。
- 靜態變量在類加載時初始化，生命週期與類相同（JVM關閉時銷燬）。

例子：用Student類統計總人數

class Student {
    // 實例變量：每個學生獨立（姓名、年齡）
    String name;
    int age;
    // 靜態變量：所有學生共享（統計總人數）
    static int totalStudents = 0;

    // 構造方法：創建學生對象時，總人數+1
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        totalStudents++; // 每次創建對象，總人數累加
    }

    // 打印學生信息（實例方法）
    public void showInfo() {
        System.out.println("姓名：" + name + "，年齡：" + age);
    }
}

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        Student stu1 = new Student("張三", 20);
        Student stu2 = new Student("李四", 21);

        // 通過類名訪問靜態變量（推薦）
        System.out.println("總學生數：" + Student.totalStudents); // 輸出：2
        stu1.showInfo(); // 輸出：姓名：張三，年齡：20
        stu2.showInfo(); // 輸出：姓名：李四，年齡：21
    }
}

3. 靜態方法（類方法）¶

定義：用static修飾的方法稱爲靜態方法（類方法），屬於整個類，無需創建對象即可直接調用。

特點：
- 只能訪問靜態成員（靜態變量/靜態方法），不能直接訪問實例成員。
- 可通過類名直接調用（推薦），也可通過對象調用（不推薦）。
- 靜態方法中無this或super（因靜態方法屬於類，對象可能未創建）。

例子：工具類的靜態方法（如日期格式化）

class DateUtils {
    // 靜態方法：格式化日期字符串
    public static String formatDate(String dateStr) {
        // 簡單示例：將"2023-10-01"轉爲"2023年10月01日"
        return dateStr.replace("-", "年") + "日";
    }
}

public class TestDateUtils {
    public static void main(String[] args) {
        // 直接通過類名調用靜態方法，無需創建對象
        String formatted = DateUtils.formatDate("2023-10-01");
        System.out.println(formatted); // 輸出：2023年10月01日
    }
}

4. 靜態 vs 實例成員：核心區別¶

類型	靜態成員（static）	實例成員（無static）
歸屬	屬於類，所有對象共享	屬於對象，每個對象獨立一份
訪問方式	類名直接訪問	通過對象訪問
生命週期	類加載時初始化，類卸載時銷燬	對象創建時初始化，對象銷燬時釋放
訪問範圍	只能訪問靜態成員	可訪問靜態和實例成員

5. 靜態代碼塊¶

若需在類加載時執行初始化操作（如初始化靜態變量），可使用靜態代碼塊（static {}）。靜態代碼塊在類加載時執行，且僅執行一次。

例子：初始化靜態變量

class Config {
    static String version; // 靜態變量

    // 靜態代碼塊：類加載時執行，初始化version
    static {
        version = "1.0.0";
        System.out.println("靜態代碼塊執行：初始化版本號爲" + version);
    }
}

public class TestConfig {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("獲取版本號：" + Config.version); // 輸出：獲取版本號：1.0.0
        System.out.println("再次獲取版本號：" + Config.version); // 靜態代碼塊僅執行一次
    }
}

6. 常見問題¶

Q：靜態方法爲什麼不能用this？
A：this指向當前對象，但靜態方法屬於類，對象可能未創建（如直接調用Student.getTotalStudents()），因此無this。
Q：靜態變量和實例變量可以同名嗎？
A：可以，但不推薦。通過對象訪問時優先實例變量，通過類名訪問時才訪問靜態變量。
Q：靜態方法可以被繼承嗎？
A：可以，但子類靜態方法會“隱藏”父類靜態方法（與實例方法重寫不同）。

總結¶

static關鍵字的核心是讓成員屬於類而非對象，主要用於：
- 實現數據共享（如統計類實例數量）；
- 提供工具化方法（如工具類的靜態方法）；
- 類加載時的初始化操作（靜態代碼塊）。

初學者需重點區分靜態與實例成員的訪問規則，掌握其使用場景即可高效編寫Java代碼。