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1 static
1.1 静态变量
- 静态变量：又称为类变量，也就是说这个变量属于类，类所有的实例都共享静态变量，可以直接通过类名来访问它。静态变量在内存中只存在一份；
- 实例变量：每创建一个实例就会产生一个实例变量，它与该实例共生共死。
public class StaticExample {
// 静态变量
public static int ID = 1;
// 实例变量
private String name;
public StaticExample() {
this.name = "李雷";
}
// TEST
public static void main(String[] args) {
// 静态变量直接通过类名访问
System.out.println(StaticExample.ID);
// 实例变量
StaticExample example = new StaticExample();
System.out.println(example.name);
}
}
1.2 静态方法
静态方法在类加载的时候就存在了，它不依赖于任何实例，所有静态方法必须有实现，也就是说它不能是抽象方法。
静态方法只能调用同样被 static 修饰的方法或属性，不能调用普通方法，我们常用的 util 类里面的各种方法，我们比较喜欢用 static 修饰方法，好处就是调用特别方便。
static 方法内部的变量在执行时是没有线程安全问题的。方法执行时，数据运行在栈里面，栈的数据每个线程都是隔离开的，所以不会有线程安全的问题，所以 util 类的各个 static 方法，我们是可以放心使用的。
public static void print(String... args) {
for (String arg : args) {
System.out.print(arg + " ");
}
}
1.3 静态代码块
静态代码块在类初始化时只运行一次。
public class A {
static {
System.out.println("static code block");
}
public static void main(String[] args) {
A a1 = new A();
A a2 = new A();
}
}
执行结果：
static code block
1.4 静态内部类
略。
1.5 静态导包
在使用静态变量和方法时，不用在指明 ClassName，从而简化代码，但可读性大大降低。
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.google.common.base.Splitter;
import java.util.List;
public class A {
public static void main(String[] args) {
// 不用指明 ClassName
System.out.println(StaticExample.ID);
// 非静态需要导包, 也就是指明 ClassName
Splitter splitter = Splitter.on(",");
List<String> list = splitter.trimResults().omitEmptyStrings().splitToList("a,b,c,d");
System.out.println(JSON.toJSONString(list));
}
}
1.6 执行顺序
静态变量和静态代码块优先于实例变量和普通代码块执行，静态变量和静态代码块的初始化顺序取决于它们在代码中的顺序。如下：
静态变量/静态代码块 -> 实例变量/普通代码块 -> 构造函数
存在继承情况下，初始化顺序为：
- 父类（静态变量、静态代码块）
- 子类（静态变量、静态代码块）
- 父类（实例变量、普通代码块）
- 父类（构造函数）
- 子类（实例变量、普通代码块）
- 子类（构造函数）
被 static 修饰的方法，在类初始化的时候并不会初始化，只有当自己被调用时，才会被执行。
2 final
2.1 数据
声明数据为 final，可以是编译时常量，也可以是在运行时被初始化后不能被改变的常量。
- 对于基本类型，final 使数值不变；
- 对于引用类型，final 使引用不变，也就不能引用其它对象，但是被引用的对象本身是可以修改的。
public class FinalExample {
int a;
public static void main(String[] args) {
// 基本类型
final int b = 100;
// 改变基本类型
// b = 200; // Cannot assign a value to final variable 'b'
// 引用类型
final FinalExample example = new FinalExample();
System.out.println(example.a);
example.a = 1;
System.out.println(example.a);
}
}
一般用于以下三种场景：
- 被 final 修饰的类，表明该类是无法继承的；
- 被 final 修饰的方法，表明该方法是无法覆盖的；
- 被 final 修饰的变量，说明该变量在声明的时候，就必须初始化完成，而且以后也不能修改其内存地址。
第 3 点需要注意，我们说的是无法修改其内存地址，并没有说无法修改其值。因为对于 List、Map、自定义Object 这些类来说，被 final 修饰后，是可以修改其内部值的，但却无法修改其初始化时的内存地址。如：String 被 final 修饰；String 存储数据的 char 数组被 final 修饰；上面的 FinalExample 等。
3 try、catch、finally
这三个关键字常用于捕获异常的一整套流程，try 用来确定代码范围，catch 捕获可能发生的异常，finally 用来执行一定要执行的代码块（如 IO流的关闭）。除了这些地方我们还需要清楚的知道，每个地方如果发生异常会怎么办。如：
public static void main(String[] args) {
try {
log.info("try run.");
if(true) {
throw new RuntimeException("try exception");
}
} catch (Exception e) {
log.info("catch run: " + e.getMessage());
if(true) {
throw new RuntimeException("catch exception");
}
} finally {
log.info("finally run.");
}
}
总结：
- finally 先执行后，再抛出 catch 的异常；
- 最终捕获的异常是 catch 的异常，try 抛出来的异常已经被 catch 吃掉了，所以当我们遇见 catch 也有可能抛出异常时，可以先打印出 try 的异常信息，这样 try 的异常在日志中就会有所体现。
4 volatile
volatile 的意思是可见的，常用来修饰某个共享变量，意思是当共享变量的值被改变后，会及时通知到其它线程上，其它线程就能知道当前共享变量的值已经被修改了。
在多核 CPU 下，为了提高效率，线程在拿值时，是直接和 CPU 缓存交互的，而不是内存。主要是因为 CPU 缓存执行速度更快，比如线程要拿值 C，会直接从 CPU 缓存中拿，CPU 缓存中没有，才会从内存中拿，所以线程读的操作永远都是拿 CPU 缓存的值。
这个时候会产生一个问题，CPU 缓存中的值和内存中的值可能并不是时刻都同步，导致线程计算的值可能不是最新的，共享变量的值有可能已经被其它线程所修改了，但此时修改的是机器内存的值，CPU 缓存的值还是老的，导致计算会出现问题。
这时候有个机制，就是内存会主动通知 CPU 缓存。当前共享变量的值已经失效了，你需要重新来拉取一份，CPU 缓存就会重新从内存中拿取一份最新的值。
volatile 关键字就会触发这种机制，加了 volatile 关键字的变量，就会被识别成共享变量，内存中的值一旦被修改后，就会通知各个 CPU 缓存，使 CPU 缓存中的值也对应被修改，从而保证线程从 CPU 缓存中拿去出来的值是最新的。
从图中看到，线程 1 和线程 2 一开始都读取了 C 值，CPU 1 和 CPU 2 缓存中也都有了 C 值，然后线程 1 把 C 值修改了，这时候内存中 C 值和 CPU 2 缓存中的 C 值就不等了，内存这是发现 C 值被 volatile 关键字修饰，发现其实共享变量，就会使 CPU 2 缓存中的 C 值状态置为无效，CPU 2 会从内存中重新拉取一份最新的 C 值到缓存，。这时候线程 2 再来读取缓存中的 C 值，读取的已经是内存中最新的值了。
5 transient
transient 关键字用来修饰类变量，意思是当前变量是无需进行序列化的。在序列化时，会忽略该变量。如：ArrayList 对内部存储数据 elementData 使用 transient 修饰 transient Object[] elementData，因为 elementData 数组并不会存储满，所以无需全部序列化，这里重写了 writeObject 和 readObject。
6 default
default 关键字一般会用在接口的方法上，意思是对于该方法，子类是无需强制实现的，但自己必须有默认的实现，如：
public interface DefaultExample {
default void print() {
System.out.println("default method");
}
}
7 面试题
7.1 如何证明 static 静态变量和类实例无关？
答：从三个方面就可以看出静态变量和类无关。
- 我们不需要初始化类就可以直接使用静态变量；
- 我们在类中执行 main 方法，即使不写初始化类的代码，静态变量也会自动初始化；
- 静态变量只会初始化一次，初始化完成之后，不管我们再 new 多少个类出来，静态变量都不会再初始化了。
不仅仅是静态变量，静态方法块也和类无关。
7.2 常常看见变量和方法被 static 和 final 两个关键字同时修饰，为什么这么做？
答：这么做有两个目的：
- 变量和方法于类无关，可以直接使用，使用比较方便；
- 强调变量内存地址不可变，方法不可以被继承覆写，强调了方法内部的稳定性。
7.3 catch 中发生了未知异常，finally 还会执行么？
答：会的。catch 发生了异常，finally 还会执行的，并且 finally 执行完之后，才会抛出 catch 中的异常。
捕获 catch 会吃掉 try 中抛出的异常，为了避免这种情况，在一些可以预见的 catch 中会发生异常的地方，先把 try 抛出的异常打印出来，这样从日志中就可以看到完成的异常信息了。
7.4 vilatile 关键字的作用和原理
答：参考上文。
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