3.7 靜 態 方 法
前面已經介紹過，成員變量分爲實例變量和靜態變量。其中實例變量屬於某一個具體的實例，必須在類實例化後才真正存在，不同的對象擁有不同的實例變量。而靜態變量被該類所有的對象公有（相當於全局變量），不需要實例化就已經存在。
方法也可分爲實例方法和靜態方法。其中，實例方法必須在類實例化之後通過對象來調用，而靜態方法可以在類實例化之前就使用。與成員變量不同的是：無論哪種方法，在內存中只有一份——無論該類有多少個實例，都共用同一個方法。
本節以前的例子中，除了main()方法，其餘的方法都是實例方法，而main()則是一個靜態方法，所以它才能夠被系統直接調用。
3.7.1 靜態方法的聲明和定義
定義一個靜態方法和定義一個實例方法，在形式上並沒有什麼區別，只是在聲明的頭部，需要加上一個關鍵字static。它的一般語法形式如下：
[訪問權限修飾符] static [返回值類型] 方法名([參數列表]){
語句序列
}
例如下面是一個靜態的方法：
public static void stFun(){
System.out.println("這是一個靜態方法");
}
3.7.2 靜態方法和實例方法的區別
靜態方法和實例方法的區別主要體現在兩個方面：
● 在外部調用靜態方法時，可以使用“類名.方法名”的方式，也可以使用“對象名.方法名”的方式。而實例方法只有後面這種方式。也就是說，調用靜態方法可以無需創建對象。
● 靜態方法在訪問本類的成員時，只允許訪問靜態成員（即靜態成員變量和靜態方法），而不允許訪問實例成員變量和實例方法；實例方法則無此限制。
下面幾個例子展示了這一區別。
【例3.23】 調用靜態方法示例。
//-----------文件名hasStaticMethod.java，程序編號3.35-----------------
public class hasStaticMethod{
//定義一個靜態方法
public static void callMe(){
System.out.println("This is a static method.");
}
}
下面這個程序使用兩種形式來調用靜態方法。
//-----------文件名invokeStaticMethod.java，程序編號3.36-----------------
public class invokeStaticMethod{
public static void main(String args[]){
hasStaticMethod.callMe(); //不創建對象，直接調用靜態方法
hasStaticMethod oa = new hasStaticMethod(); //創建一個對象
oa.callMe(); //利用對象來調用靜態方法
}
}
程序3.36兩次調用靜態方法，都是允許的，程序的輸出如下：
This is a static method.
This is a static method.
允許不創建對象而調用靜態方法，是Java爲了減少程序員調用某些常用方法時的麻煩，而允許程序員按照傳統的C語言中使用函數的方式來使用方法。典型的例子是前面某些程序中使用“Math.ramdon()”來獲取隨機數。
【例3.24】 靜態方法訪問成員變量示例。
//-----------文件名accessMember.java，程序編號3.37-----------------
class accessMember{
private static int sa; //定義一個靜態成員變量
private int ia; //定義一個實例成員變量
//下面定義一個靜態方法
static void statMethod(){
int i = 0; //正確，可以有自己的局部變量
sa = 10; //正確，靜態方法可以使用靜態變量
otherStat(); //正確，可以調用靜態方法
ia = 20; //錯誤，不能使用實例變量
insMethod(); //錯誤，不能調用實例方法
}
static void otherStat(){
}
//下面定義一個實例方法
void insMethod(){
int i = 0; //正確，可以有自己的局部變量
sa = 15; //正確，可以使用靜態變量
ia = 30; //正確，可以使用實例變量
statMethod(); //正確，可以調用靜態方法
}
}
本例其實可以概括成一句話：靜態方法只能訪問靜態成員，實例方法可以訪問靜態和實例成員。之所以不允許靜態方法訪問實例成員變量，是因爲實例成員變量是屬於某個對象的，而靜態方法在執行時，並不一定存在對象。同樣，因爲實例方法可以訪問實例成員變量，如果允許靜態方法調用實例方法，將間接地允許它使用實例成員變量，所以它也不能調用實例方法。基於同樣的道理，靜態方法中也不能使用關鍵字this。
main()方法是一個典型的靜態方法，它同樣遵循一般靜態方法的規則，所以它可以由系統在創建對象之前就調用。下面這個程序有個錯誤，請讀者仔細查看。
public class hasError{
int insVar = 100;
public static void main(String args[]){
System.out.println("insVar = " + insVar);
}
}
3.7.3 靜態代碼塊
在類中，可以將某一塊代碼聲明爲靜態的，這樣的程序塊叫靜態初始化段。靜態代碼塊的一般形式如下：
static {
語句序列
}
● 靜態代碼塊只能定義在類裏面，它獨立於任何方法，不能定義在方法裏面。
● 靜態代碼塊裏面的變量都是局部變量，只在本塊內有效。
● 靜態代碼塊會在類被加載時自動執行，而無論加載者是JVM還是其他的類。
● 一個類中允許定義多個靜態代碼塊，執行的順序根據定義的順序進行。
● 靜態代碼塊只能訪問類的靜態成員，而不允許訪問實例成員。
【例3.25】 靜態代碼塊運行示例1。
//-----------文件名staticBlock.java，程序編號3.38-----------------
public class staticBlock{
//定義一個普通的main()方法
public static void main(String args[]){
System.out.println("This is main method.");
}
//定義一個靜態代碼塊
static{
System.out.println("This is static block.");
int stVar = 0; //這是一個局部變量，只在本塊內有效
}
}
編譯通過後，用java命令加載本程序，會得到如下輸出：
This is static block.
This is main method.
從以上輸出結果中可以看出，靜態代碼塊甚至在main方法之前就被執行。在main()方法中可以完成的任務在靜態代碼塊中都可以完成。但是二者在執行上仍然有一些區別，請看下例。
【例3.26】 靜態代碼塊和main()方法的區別。
這裏仍然使用例3.25中的staticBlock類，然後新定義一個類來使用它。
//-----------文件名useStaticBlock.java，程序編號3.39-----------------
public class useStaticBolck{
public static void main(String args[]){
new staticBlock(); //創建一個staticBlock的對象
}
}
本程序沒有像以前的程序那樣，在創建對象時使用一個變量來接收對象，因爲這個程序在後面並不需要用到這個變量。程序的輸出如下：
This is static block.
這一次，只執行了靜態代碼塊，main()方法在這種情況下是不會被執行的。
最後來寫一個複雜一點的靜態代碼塊的例子，它綜合體現了靜態代碼塊的使用方法，請讀者注意註釋說明。
【例3.27】 靜態代碼塊使用示例2。
//-----------文件名staticBlock.java，程序編號3.40-----------------
public class staticBlock{
static int stMember = 100; //定義靜態成員變量
public static void main(String args[]){
System.out.println("This is main method.");
}
//第一個靜態代碼塊
static{
System.out.println("This is first static block.");
stMember = 200; //訪問靜態成員變量
staticBlock oa = new staticBlock(); //創建對象
System.out.println("stMember = " + oa.stMember);
statFun(); //調用靜態方法
}
//定義一個靜態方法
static void statFun(){
System.out.println("This is a static method.");
}
//第二個靜態代碼塊
static{
System.out.println("This is second static block.");
}
}
程序運行的結果如下：
This is first static block.
stMember = 200
This is a static method.
This is second static block.
This is main method.
3.7.4 再論靜態成員變量
在前面的3.3.3節中已經介紹過靜態成員變量，不過那裏的靜態成員變量都是一些基本類型。Java允許以類作爲靜態成員變量的類型，那麼靜態成員變量就是一個對象。
如果是基本數據類型的靜態成員變量，在類的外部可以不必創建對象就直接使用。但如果靜態成員是對象，問題就要複雜得多。因爲對象所屬的類，既可能有靜態成員，也可能有實例成員。而其中的實例成員必須要在對象實例化後才能使用，問題的核心在於：系統是否會爲靜態的類變量創建實例。
【例3.28】 對象作爲靜態成員使用示例。
//-----------文件名supplyTest.java，程序編號3.41-----------------
public class supplyTest{
//定義一個靜態方法供測試用
public static void statShow(){
System.out.println("這是靜態方法");
}
//定義一個實例方法供測試用
public void instShow(){
System.out.println("這是實例方法");
}
}
下面這個程序中，定義了一個supplyTest類型的變量，作爲靜態成員，沒有顯示地實例化它。
//-----------文件名hasStatMember.java，程序編號3.42-----------------
public class hasStatMember{
static supplyTest stVar; //定義一個靜態成員
public static void main(String args[]){
stVar.statShow(); //調用靜態方法
stVar.instShow(); //調用實例方法
}
}
這個程序可以編譯通過，但它運行的結果如下：
這是靜態方法
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at hasStatMember.main(hasStatMember.java:5)
從運行結果中可以看出，靜態方法被正常執行，但實例方法不能執行，原因是未創建對象實例。這說明儘管stVar被聲明成static類型，系統仍然不會自動爲它創建對象，所以程序3.42必須改成如下內容才能正常運行：
//-----------文件名hasStatMember.java，程序編號3.42-----------------
public class hasStatMember{
static supplyTest stVar = new supplyTest(); //定義一個靜態成員並實例化它
public static void main(String args[]){
stVar.statShow(); //調用靜態方法
stVar.instShow(); //調用實例方法
}
}
程序的輸出結果是：
這是靜態方法
這是實例方法
從輸出結果中可以看出，stVar的實例化是在定義時完成的，這意味着在hasStatMember類的外部可以像在內部一樣使用它。下面這個程序演示了對stVar的使用形式。
//-----------文件名useStVar.java，程序編號3.43-----------------
public class useStVar{
public static void main(String args[]){
hasStatMember.stVar.statShow(); //調用靜態方法
hasStatMember.stVar.instShow(); //調用實例方法
}
}
程序的輸出結果如下：
這是靜態方法
這是實例方法
無論是靜態方法還是實例方法，都是通過“類名.靜態變量名.方法名”的形式來使用的。讀者可能會覺得這種形式有點眼熟。確實如此，前面大量使用的“System.out.println”就是這種形式。其中，System是系統預定義好的一個類，out是它的一個靜態成員，println是out的一個實例方法。