Модификатор доступа static в Java. Часть 2.

Вопрос про модификатор доступа static является действительно излюбленным на собеседованиях, поэтому продолжаем разбираться!

Статические поля (переменные класса).

В языке Java, если поле объявляется статическим (путем добавления модификатора static), то в независимости от количества созданных объектов класса — всегда будет существовать только один экземпляр статического поля. Значение такого поля будет единым и общим для всех объектов класса, содержащих это поле (Картинка 1).

С точки зрения используемой памяти, статические переменные размещаются в специальном пуле в памяти JVM, называемом Metaspace (до Java 8 он назывался Permanent Generation или PermGen, который был полностью удален и заменен на Metaspace).

Пример статического поля (Картинка 2).

Предположим, у нас есть класс Car с несколькими атрибутами (полями). Каждый экземпляр данного класса будет иметь свою, отличающуюся от других копию этих переменных экземпляра. Значения таких полей можно менять в объектах независимо друг от друга.

А теперь предположим, что нам требуется переменная-счетчик для хранения количества созданных объектов Car, которая являлась бы общей для всех его экземпляров. При этом необходимо, чтобы каждый из них имел к ней доступ и мог изменять.

Тут-то нам и пригодится статическая переменная (numberOfCars).

Теперь для каждого объекта этого класса будет увеличиваться один и тот же экземпляр переменной numberOfCars. Давайте это проверим, посмотрим на Картинку 3.

✅ JavaStart. Подписаться

Модификатор доступа static в Java. Часть 3.

Причины использовать статические поля.

1) Когда значение поля должно быть общим для всех объектов класса, в котором оно определено;

2) Когда значение поля не зависит от наличия объектов класса, в котором оно определено;

3) Когда значение поля может быть изменено из любого объекта класса, в котором оно определено.

Ключевые моменты статических полей.

1) Статические переменные могут быть созданы только, как переменные класса. Они не могут быть локальными переменными (IDEA выдаст ошибку Modifier 'static' not allowed here или java: illegal start of expression). Картинка 1.

2) К статическим полям класса можно получить доступ без создания объекта, используя имя класса (ссылка на объект не нужна). Картинка 2.

3) Несмотря на то, что получить доступ к статическим полям можно с помощью ссылки на объект (например, car1.numberOfCars), мы должны воздерживаться от её применения, поскольку в этом случае становится не совсем понятно, является ли эта переменная переменной экземпляра или же переменной класса. Вместо этого всегда необходимо ссылаться на статические переменные, используя имя класса (например, Car.numberOfCars). Картинка 3.

4) Статические поля не сериализуются. При десериализации такие поля будут иметь значения по умолчанию, заданные JVM при создании объекта.

✅ JavaStart. Подписаться

Модификатор доступа static в Java. Часть 4.

Статические методы (методы классов).

Подобно статическим полям, статические методы также принадлежат классу, а не объекту, поэтому их можно вызывать без создания экземпляра класса, в котором они находятся. При этом следует помнить, что из статического метода можно получить доступ только к статическим переменным или к другим статическим методам.

В противном случае при компиляции будет выведена ошибка (Картинка 1).

Пример статического метода:

На Картинке 2 представлен утилитный метод sumOfInts, принимающий на вход последовательность целых чисел и возвращающий сумму этих чисел.

Статические методы обычно используются для выполнения операции, не зависящей от создания экземпляра. При этом, они широко используются для создания служебных (утилитных) или вспомогательных классов, поскольку их можно вызывать без создания нового объекта этих классов.

В JDK служебные классы активно используются: Collections, Math, Arrays; StringUtils из Apache или CollectionUtils из Spring framework. Все методы этих классов являются статическими.

✅ JavaStart. Подписаться

Модификатор доступа static в Java. Часть 7.

Ключевые моменты.

Очень нужная информация как для понимания, так и для успешного ответа на собеседовании на вопросы про ключевое слово static.

1) Статические методы в Java вызываются во время компиляции, а не во время исполнения;

2) Поскольку переопределение метода является частью полиморфизма во время выполнения (Runtime Polymorphism), статические методы не могут быть переопределены. Это справедливо также для статических методов интерфейса;

3) Абстрактные методы не могут быть статическими;

4) Статические методы не могут использовать ключевые слова this или super;

5) Методы экземпляра класса также могут непосредственно обращаться к статическим переменным и статическим методам;

6) Статические методы могут обращаться ко всем статическим переменным и другим статическим методам;

7) Статические методы не могут напрямую обращаться к переменным экземпляра и методам экземпляра. Для этого им нужна ссылка на объект;

8) Статические поля и методы не являются потокобезопасными. Т.к. каждый экземпляр класса имеет одну и ту же копию статической переменной, такая переменная нуждается в защите от одновременного обращения к ней нескольких потоков. Для этого статическая переменная должна быть синхронизирована;

9) Статические методы связываются во время компиляции, в отличие от не статических методов, которые связываются во время исполнения.

✅ JavaStart. Подписаться