靜態欄位與靜態方法

之前我們都定義的main方法都被標記了static修飾符，那到底是什麼意思？下面我們來看看

靜態欄位

如果將一個欄位定義為static，每個類只有一個這樣的欄位。而對於非靜態的範例欄位，每個物件都有自己的一個副本。例如，假設需要給每一個員工賦予唯一的標識碼。這裡給Employee類新增一個範例欄位id和一個靜態欄位nextId：

class Employee {
    // 定義靜態欄位nextId
    private static int nextId = 1;
    private int id;
}

現在，每一個Employee物件都有一個自己的id欄位，但這個類的所有範例將共用一個nextId欄位。換句話說，如果有1000個Employee類物件，則有1000個範例欄位id，分別對應每一個物件。但是，只有一個靜態欄位nextId。即使沒有Employee物件，靜態欄位nextId也存在。它屬與類，而不屬於任何單個的物件。
下面實現一個簡單的方法：

public void setId() {
    id = nextId;
    nextId++;
}

假定為harry設定員工標識碼：

harry.setId();

harry的id欄位被設定為靜態欄位nextId當前的值，並且靜態欄位nextId的值加1：

harry.id = Employee.nextId;
Employee.nextId++

靜態常數

靜態變數使用的比較少，但靜態常數卻很常用。例如，在Math類中定義一個靜態常數：

public class Math {
    ...
    public static final double PI = 3.14159265358979323846;
    ...
}

在程式中，可以用Math.PI來存取這個常數。
如果省略關鍵字static，PI就變成了Math類的一個範例欄位。也就是說，需要通過Math類的一個物件來存取PI，並且每一個Math物件都有它自己的一個PI副本。
你已經多次使用的另一個靜態常數是System.out。它在System類中宣告如下：

public class System {
    ...
    public static final PrintStream out = ...;
    ...
}

前面曾經多次提到過，由於每個類物件都可以修改公共欄位，所以，最好不要有公共欄位。然而，公共常數(即final欄位)卻沒問題。因為out被宣告為final，所以，不允許再將它重新賦值為另一個列印流：

System.out = new PrintStream(...);  // ERROR -- out is final

靜態方法

靜態方法是不在物件上執行的方法。例如，Math類的pow方法就是一個靜態方法。表示式Math.pow(x, a)會計算冪x的a次方。在完成運算時，它並不使用任何Math物件。換句話說，它沒有隱式引數。
可以認為靜態方法是沒有this引數的方法(在一個非靜態的方法中，this引數指示這個方法的隱式引數)
Employee類的靜態方法不能存取id範例欄位，因為它不能在物件上執行操作。但是，靜態方法可以存取靜態欄位。下面是這樣一個靜態方法的範例：

public static int getNextId() {
    return nextId;  // returns static field
}

可以提供類名來呼叫這個方法：

int n = Employee.getNextId();

這個方法可以省略關鍵字static嗎？答案是肯定的。但是，這樣一來，你就需要通過Employee類物件的參照來呼叫這個方法。

注意：可以使用物件呼叫靜態方法，這是合法的。例如，如果harry是一個Employee物件，可以用harry.getNextId()代替Employee.getNextId()。不過，這種寫法很容易造成混淆，其原因是getNextId方法計算的結果與harry毫無關係。我們建議使用類名而不是物件來呼叫靜態方法。

在下面兩種情況下可以使用靜態方法：

方法不需要存取物件狀態，因為它需要的所有引數都通過顯式引數提供(例如：Math.pow)
方法只需要存取類的靜態欄位(例如：Employee.getNextId)。

工廠方法

靜態方法還有另外一種常見的用途。類似LocalDate和NumberFormat的類使用靜態工廠方法來構造物件。我們之前使用過工廠方法LocalDate.now和LocalDate.of。NumberFormat類如下生成不同風格的格式化物件：

NumberFormat currencyFormatter = NumberFormat.getCurrencyInstance();
NumberFormat percentFormatter = NumberFormat.getPercentInstance();
double x = 0.1;
System.out.println(currencyFormatter.format(x));  // prints $0.10
System.out.printIn(percentFormatter.format(x));  // prints 10%

為什麼NumberFormat類不利用構造器完成這些操作呢？這主要有兩個原因：

無法命名構造器。構造器的名字必須與類名相同。但是，這裡希望有兩個不同的名字，分別得到貨幣範例和百分比範例。
使用構造器時，無法改變所構造物件的型別。而工廠方法實際上將返回DecimalFormat類的物件，這是NumberFormat的一個子類。

main方法

需要注意，可以呼叫靜態方法而不需要任何物件。例如，不需要構造Math類的任何物件就可以呼叫Math.pow
同理，main方法也是一個靜態方法。

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        // construct objects here
        ...
    }
}

main方法不對任何物件進行操作。事實上，在啟動程式時還沒有任何物件。靜態的main方法將執行並構造程式所需要的物件。

提示：每一個類可以由一個main方法。這是常用於對類進行單元測試的一個技巧

例子

接下來我們建立Employee類，其中有一個靜態欄位nextId和一個靜態方法getNextId。這裡將三個Employee物件填入一個陣列，然後列印員工資訊。最後，列印出下一個可用的員工標識碼來展示靜態方法。

// 檔案StaticTest.java


public class StaticTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("1111");
        Employee[] staff = new Employee[3];
        staff[0] = new Employee("Tom", 40000);
        staff[1] = new Employee("Dick", 60000);
        staff[2] = new Employee("Harry", 65000);

        for (Employee e: staff) {
            e.setId();
            System.out.println("name=" + e.getName() + ", id=" + e.getId() + ", salary=" + e.getSalary());
        }

        int n = Employee.getNextId();
        System.out.println("Next available id=" + n);
    }
}


class Employee {
    // 靜態欄位nextId
    private static int nextId = 1;
    private String name;
    private double salary;
    private int id;

    // 構造器
    public Employee(String n, double s) {
        name = n;
        salary = s;
        id = 0;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public  double getSalary() {
        return salary;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId() {
        id = nextId;
        nextId++;
    }

    // 設定靜態方法，靜態方法中能呼叫靜態欄位
    public static int getNextId() {
        return nextId;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Employee e = new Employee("Harry", 5000);
        System.out.println(e.getName() + " " + e.getSalary());
    }
}

這裡我們定義了2個類StaticTest和Employee，這兩個類分別有一個main函數
執行命令以下命令

java Employee

結果如下：

Harry 5000.0

當我們執行

java StaticTest