对象的前世今生与和事佬（static）的故事

前言：

对象有生有死。你必须为对象的生命循环周期负责。你决定着对象何时创建，如何创建，也决定着何时销毁对象。其实你不是真的自消灭对象，只是声明要放弃它而巳。一旦它被放弃了，冷血无情的垃圾收集器(GC)就会将它蒸发掉、回收对象所占用的内存空间。如果你要编写Java程序，就必须创建对象。早晚你得将它们释放掉，不然就会出现内存不足的问题。这一章会讨论对象如何创建、存在于何处以及如何让保存和抛弃更有效率。这代表我们会述及堆、栈、范围、构造器、超级构造器、空引用等。注意:内容含有死亡成份，12岁以下儿童需由家长陪同观赏

1.对象村的秘密（对象在内存的实现）

1.1 内存的好兄弟“堆”与“栈”

在Java中，堆（heap）和栈（stack）是两种不同的内存区域，用于存储程序运行时的不同类型的数据和对象。

1. 栈（Stack）：

栈是一种线性数据结构，遵循"先进后出"（Last-In-First-Out, LIFO）的原则。栈中的数据主要包括基本数据类型的变量和对象的引用。
栈内存用于存储局部变量、方法参数、方法调用以及方法返回时的临时数据。当一个方法被调用时，会在栈上创建一个称为"栈帧"的区域，用于存储该方法的局部变量和方法调用信息。栈帧在方法执行完毕后被销毁。
栈的大小在程序运行时是固定的，由Java虚拟机（JVM）进行分配和管理。如果栈的内存空间不足，会抛出 StackOverflowError 错误。

2. 堆（Heap）：

堆是用于存储动态分配的对象的一块内存区域。堆是Java中最大的一块内存区域，也是最复杂的一块内存区域。
所有的类实例（对象）和数组对象都存储在堆上。
堆的大小在程序运行时是可变的。Java虚拟机根据堆的使用情况动态地分配和回收内存。
堆的内存分配由垃圾回收器（Garbage Collector）负责，它自动扫描并回收不再使用的对象，使可用内存得到重复利用。

通常情况下，栈的内存空间比较小，用于存储局部变量等临时数据。而堆的内存空间比较大，用于存储动态创建的对象。在Java中，基本类型的变量（如int、boolean等）和对象的引用被存储在栈上，而对象的实际数据（包括成员变量）则存储在堆上。

了解栈和堆的原理对于理解Java的内存管理和内存分配非常重要，它们的不同特点也直接影响到程序的性能和内存使用情况。

如图所示：

实例变量：

实例变量是定义在类中，方法外的变量。
每个实例变量属于该类的每个实例对象，每个对象都有自己的实例变量副本。
实例变量在对象创建时被初始化，并在对象的整个生命周期内都存在。
实例变量可以被类中的任何方法、构造方法或块使用。
访问实例变量时，必须通过对象引用来访问。

示例代码如下：

public class MyClass {
    // 实例变量
    private String name; // 字符串类型的实例变量

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void printName() {
        System.out.println("Name: " + name);
    }
}

局部变量：

局部变量是在方法、构造方法或块中定义的变量，只在其所在的作用域内可见。
局部变量仅在其所在的方法或块执行期间存在，并且在方法或块的执行结束后被销毁。
在方法中定义的局部变量在每次方法调用时都会重新创建，每个方法调用都会为其分配内存空间。
访问局部变量时，只能在其声明的作用域内访问。

示例代码如下：

public class MyClass {
    public void printNumber(int number) {
        // 局部变量
        String message = "The number is: "; // 字符串类型的局部变量

        System.out.println(message + number);
    }
}

1.1.1方法喜欢玩泰山压顶

当你调用一个方法时，该方法会放在调用栈的栈顶，实际被堆上栈的是堆栈块。它带有方法的状态，包括执行到哪一行程序以及所有的局部变量的值。

栈顶上的方法是目前正在执行的方法，方法会一直待在这里直到执行完毕，如果foo() 方法调用bar()方法则bar()方法会放在foo()方法的上面。

1.1.2 stack的实现

下边有三个方法，第一个方法在执行过程中会调用第二个方法，第二个会调用第三个。每个方法都在内容中声明一个局部变量，而go()方法还有声明一个参数(这代表go（）方法有两个局部变量）。

public void doStuff(){
    boolean b = true;
    go(4);
}
public void go(int x){
    int z = x + 24;
    crazy();
    //假设还有很多代码
}
public void crazy(){
    char = 'a';
}

如图

1.2栈上的对象引用

1.2.1有关对象局部变量

要记得非primitive的变量只是保存对象的引用而已，而不是对象本身。你已经知道对象存在于何处——堆。不论对象是否声明或创建，如果局部变量是个对该对象的引用，只有变量本身会放在栈上
对象本身只会存在于堆上。

primitive：在Java中，primitive（原始类型）是指Java语言中的基本数据类型。Java的原始类型包括boolean、char、byte、short、int、long、float和double。这些原始类型是Java语言的基本构建块，用于存储简单的数据值。

public class stackRef{
public void foof(){
  barf();

  }
  public void barf(){
    Duck d = new Duck(24);
  }


}

要点：

我们关心栈与堆这两种内存空间。

实例变量是声明在类中方法之外的地方。
局部变量声明在方法或方法的参数上。
所有局部变量都存在于栈上相对应的堆栈块中。
对象引用变量与primitive主数据类型变量都是放在栈上。

不管是实例变量或局部变量，对象本身都会在堆上。

1.2.2 如果局部变量生存在栈上，那么实例变量呢？

当你要新建一个CellPhone()时，Java必须在堆上帮CellPhone找一个位置。这会需要多少空间呢?足以存放该对象所有实例变量的空间。没错，实例变量存在于对象所属的堆空间上。

记住对象的实例变量的值是存放于该对象中。如果实例变量全都是primitive主数据类型的，则Java会依据primitive主数据类型的大小为该实例变量留下空间。int需要32位，long需要64位，依此类推。Java并不在乎私有变量的值，不管是32或32,000,000的int 都会占用32位

1.2.3创建对象的奇迹

三个步骤的回顾：声明、创建、赋值

1.3对象的消亡

1.局部变量只会存活在声明该变量的方法中

局部变量只会存活在声明该变量的方法中

public void read(){
int s = 42;

//'s'只能用在此方法中
//当方法结束时

// s会完全消失

变量s只能用在read(）方法中。换句话说，此变量的范围只会在所属方法的范围内。其余的程序代码完全见不到s。

2.实例变量的寿命与对象相同。如果对象还活着，则实例变量也会是活的。

public class Life {

int size;

public void setSize (int s) {

size = s;

//'s'会在方法结束时

//消失，但size在类中

//到处都可用

此时s变量(这次是方法的参数)的范国同样也只限制在所属的setSize()这方法中。

1.3.1"life"与“scope”的差别

Lite
只要变量的堆栈块还存在于堆栈上，局部变量就算活着。也就是说，活到方法执行完毕为止。
Scope
局部变量的范围只限于声明它的方法之内.当此方法调用别的方法时，该变量还活着，但不在目前的范围内。执行其他方法完毕返回时，范围也就跟着回来。

public void doStuff(){
boolean b=true;
go(4) ;
}
public void go(int x){
int z = x + 24;
crazy();
//这里有更多的代码
}
public void crazy(){
char c = 'a';
}

当局部变量活着的时候，它的状态会被保存。只要doStuff()还在堆栈上，b变量就会保持它的值。但b变量只能在doStuffO待在栈顶时才能使用。也就是说局部变量只能在声明它的方法在执行中才能被使用

1.3.2杀死对象的三位杀手

有3种方法可以释放（杀死）对象的引用:
当最后一个引用消失时，对象就会变成可回收的。
1 引用永久性的离开它的范围。

void go() {
Life z=new Life() ;

}
2 引用被赋值到其他的对象上.
Life z = new Life() ;
z = new Life();
3 直接将引用设定为null。
Life z = new Life();
z = null;

对象杀手1号

引用永久性的离开他的范围

public class StackRef{
public void foof(){
     barf();
    }
    public void barf(){
        
        Duck d = new Duck;
    }

}

对象杀手三号

引用被赋值到其他对象

public class ReRef{
    Duck d = new Duck();
    public void go(){
      d = new Duck;
    } 
}

如下图：

对象杀手三号

直接将引用设定为null

public class ReRef {
    Duck d = new Duck();
    public void go() {
    d = null;
    }
}

那null又是什么呢？

null的真相
当你把引用设为null时，你就等于是抹除遥控器的功能。换句话说，你会拿到一个没有电视的遥控器。null是代表“空” 的字节组合(实际上是什么只有Java虚拟机才会知道)。

如果你真地按下这种逼控器上的按钮，什么事情也不会发生。但在Java.上，你是不能对null引用按钮的。因为Java虚拟机会知道(这是运行期，不是编译时的错误)你期待喵喵叫，但是却没有Cat可以执行!

对null引用使用圆点运算符会在执行期遇到NullPointerException这样的错误。后而会有讨论异常的章节。

2.和事佬在对象村的处境（static成员）

2.1 和事佬的处事方式（static的特性）

通过以下三个代码对学生进行描述，如下所示：

public class Student{
// ...
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
}
}

得到以下三个对象的特征

每个对象中都会包含一份 ( 称之为实例变量 )，因为需要使用这些信息来描述具体的学生。而现在要表示学生上课的教室，这个教室的属性并不需要每个学生对象中都存储一份，而是需要让所有的学生来共享。在 Java 中，被 static 修饰的成员，称之为静态成员，也可以称为类成员，其不属于某个具体的对 象，是所有对象所共享的。

2.2 static修饰成员变量

static修饰的成员变量，称为静态成员变量，静态成员变量最大的特性：不属于某个具体的对象，是所有对象所共享的。

【静态成员变量特性】

1. 不属于某个具体的对象，是类的属性，所有对象共享的，不存储在某个对象的空间中

2. 既可以通过对象访问，也可以通过类名访问，但一般更推荐使用类名访问

3. 类变量存储在方法区当中

4. 生命周期伴随类的一生(即：随类的加载而创建，随类的卸载而销毁)

public class Student{
public String name;
public String gender;
public int age;
public double score;
public static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static void main(String[] args) {
// 静态成员变量可以直接通过类名访问
System.out.println(Student.classRoom);
Student s1 = new Student("Li leilei", "男", 18, 3.8);
Student s2 = new Student("Han MeiMei", "女", 19, 4.0);
Student s3 = new Student("Jim", "男", 18, 2.6);
// 也可以通过对象访问：但是classRoom是三个对象共享的
System.out.println(s1.classRoom);
System.out.println(s2.classRoom);
System.out.println(s3.classRoom);
    }
}

静态成员变量可以直接通过类名访问

同学以调试方式运行上述代码，然后在监视窗口中可以看到，静态成员变量并没有存储到某个具体的对象中。

2.3 static修饰成员方法

被private修饰的：只有自己知道，其他人都不知道（封装会进行详细讲解）

一般类中的数据成员都设置为private，而成员方法设置为public，那设置之后，Student类中classRoom属性如何在类外访问呢？

public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.classRoom);
}
}
编译失败：
Error:(10, 35) java: classRoom 在 extend01.Student 中是 private 访问控制

那static属性应该如何访问呢？

Java中，被static修饰的成员方法称为静态成员方法，是类的方法，不是某个对象所特有的。静态成员一般是通过静态方法来访问的。

public class Student{
// ...
private static String classRoom = "Bit306";
// ...
public static String getClassRoom(){
return classRoom;
}
}
public class TestStudent {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Student.getClassRoom());
}
}

输出：Bit306

【 静态方法特性】

1. 不属于某个具体的对象，是类方法

2. 可以通过对象调用，也可以通过类名.静态方法名(...)方式调用，更推荐使用后者

3. 不能在静态方法中(直接)访问任何非静态成员变量

无法从静态上下文引用非静态变量name

4. 静态方法中不能调用任何非静态方法，因为非静态方法有this参数，在静态方法中调用时候无法传递this引用

~~5. 静态方法无法重写，不能用来实现多态(此处大家暂时不用管，后序多态位置详细讲解)~~

2.4 static成员变量初始化

注意：静态成员变量一般不会放在构造方法中来初始化，构造方法中初始化的是与对象相关的实例属性

静态成员变量的初始化分为两种：就地初始化和静态代码块初始化。

1. 就地初始化

就地初始化指的是：在定义时直接给出初始值

public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom = "Bit306"; 
// ...
}

2. 静态代码块初始化

那什么是代码块呢？继续往后看 :) ~~~

3.代码块

3.1代码块概念以及分类

使用 {} 定义的一段代码称为代码块。根据代码块定义的位置以及关键字，又可分为以下四种：

普通代码块

构造块

静态块

同步代码块（后续讲解多线程部分再谈）

3.2 普通代码块

普通代码块：定义在方法中的代码块

public class Main{
public static void main(String[] args) {
{ //直接使用{}定义，普通方法块
int x = 10 ;
System.out.println("x1 = " +x);
}
int x = 100 ;
System.out.println("x2 = " +x);//外面用不了内部的x
}
}
// 执行结果
x1 = 10
x2 = 100

这种用法较少见

3.3 构造代码块

构造块：定义在类中的代码块(不加修饰符)。也叫：实例代码块。构造代码块一般用于初始化实例成员变量。

public class Student{
//实例成员变量
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
public Student() {
System.out.println("I am Student init()!");
}
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.sex = "man";
System.out.println("I am instance init()!");
}
public void show(){
System.out.println("name: "+name+" age: "+age+" sex: "+sex);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student stu = new Student();
stu.show();
}
}
// 运行结果
I am instance init()!
I am Student init()!
name: bit age: 12 sex: man

构造代码块在方法的外面，类的里面

实例代码块比构造方法先执行（和放在哪里没有关系）

3.4 静态代码块

使用static定义的代码块称为静态代码块。一般用于初始化静态成员变量。

public class Student{
private String name;
private String gender;
private int age;
private double score;
private static String classRoom;
//实例代码块
{
this.name = "bit";
this.age = 12;
this.gender = "man";
System.out.println("实例代码块");
}
// 静态代码块
static {
classRoom = "bit306";
System.out.println("静态代码块");
}
public Student(){
System.out.println("构造代码块");
}
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student();
}
}

注意事项

静态代码块不管生成多少个对象，其只会执行一次

静态成员变量是类的属性，因此是在JVM加载类时开辟空间并初始化的

如果一个类中包含多个静态代码块，在编译代码时，编译器会按照定义的先后次序依次执行(合并)

实例代码块只有在创建对象时才会执行

实例化两个对象：

当没有实例化对象时：

结尾:

以上就是全部内容，送一句话该大家：

让我们如大自然般悠然自在地生活一天吧，
别因为有坚果外壳或者蚊子翅膀落在铁轨上而翻了车。

让我们该起床时就赶紧起床，
该休息时就安心休息，
保持安宁而没有烦扰的心态;

身边的人要来就让他来，要去就让他去，
让钟声回荡，让孩子哭喊—
下定决心好好地过一天。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_75024941/article/details/135444441

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