Static 關鍵字：存取方法中的靜態和非靜態成員

在這篇文章中，我們將重點放在方法如何與靜態和非靜態成員交互以及為什麼靜態局部變數不是允許。這是一個常見的面試主題，也是 Java 開發人員的重要概念。

這篇文章建立在本系列之前的文章中涵蓋的概念的基礎上。如果您不熟悉 static 關鍵字，我建議您先查看靜態區塊和靜態變數以獲得更好的基礎，然後再深入討論此處討論的主題。

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靜態方法與成員概述

• 靜態成員（變數或方法）屬於類別而不是該類別的實例。
• 非靜態成員 綁定到特定的物件 並且對每個實例都是唯一的。

由於靜態方法在類別層級操作，因此它們無法直接存取實例成員。

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示範靜態和非靜態存取的程式：

package keywords.static_keyword;

public class StaticVariables {

    // Static and non-static variables
    static int idStatic = 1;  // Shared across all instances
    int id;                   // Unique to each instance
    String name;              // Unique to each instance

    // Static block – Runs once when the class is loaded
    static {
        displayStatic();  // Call to static method

        // Cannot access non-static method in static block
        display(); // --> Compilation error
    }

    // Constructor to initialize non-static variables
    public StaticVariables(String name) {
        this.id = ++idStatic;  // Increment static ID for every new instance
        this.name = name;
    }

    // Non-static method: Can access both static and non-static members
    void display() {
        System.out.println("Instance Method:");
        System.out.println("Static ID: " + idStatic + ", Instance ID: " +
        id + ", Name: " + name);
    }

    // Static method: Can only access static members directly
    static void displayStatic() {
        System.out.println("Static Method:");
        System.out.println("Static ID: " + idStatic);

        // Static local variables are not allowed
        static int localVar = 10; // --> Compilation error
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Call static method directly
        displayStatic();

        // Create instances to access non-static methods
        StaticVariables obj1 = new StaticVariables("Object1");
        StaticVariables obj2 = new StaticVariables("Object2");

        // Access non-static methods through objects
        obj1.display();
        obj2.display();
    }
}

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關鍵概念與存取規則

1.為什麼 Java 中不允許使用靜態局部變數？

Java 不允許在方法或區塊中使用靜態局部變數。

• 原因：
  • 局部變數屬於方法的堆疊幀，並在呼叫方法時建立。
  • 但是，靜態變數是類別層級成員，並且應該可以在整個類別生命週期中存取。
  • 在方法中允許靜態變數會導致矛盾，因為方法的局部變數與方法的執行相關的壽命很短。

package keywords.static_keyword;

public class StaticVariables {

    // Static and non-static variables
    static int idStatic = 1;  // Shared across all instances
    int id;                   // Unique to each instance
    String name;              // Unique to each instance

    // Static block – Runs once when the class is loaded
    static {
        displayStatic();  // Call to static method

        // Cannot access non-static method in static block
        display(); // --> Compilation error
    }

    // Constructor to initialize non-static variables
    public StaticVariables(String name) {
        this.id = ++idStatic;  // Increment static ID for every new instance
        this.name = name;
    }

    // Non-static method: Can access both static and non-static members
    void display() {
        System.out.println("Instance Method:");
        System.out.println("Static ID: " + idStatic + ", Instance ID: " +
        id + ", Name: " + name);
    }

    // Static method: Can only access static members directly
    static void displayStatic() {
        System.out.println("Static Method:");
        System.out.println("Static ID: " + idStatic);

        // Static local variables are not allowed
        static int localVar = 10; // --> Compilation error
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Call static method directly
        displayStatic();

        // Create instances to access non-static methods
        StaticVariables obj1 = new StaticVariables("Object1");
        StaticVariables obj2 = new StaticVariables("Object2");

        // Access non-static methods through objects
        obj1.display();
        obj2.display();
    }
}

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2.靜態方法

• 可以直接存取靜態變數和其他靜態方法。
• 無法直接存取非靜態成員（因為靜態上下文中不存在物件）。

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3.非靜態方法

• 可以存取靜態和非靜態成員。
• 存在這種靈活性是因為非靜態方法屬於物件實例，使它們能夠存取類別級和實例級資料。

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4.靜態區塊

• 當 JVM 載入類別時執行一次。
• 可以呼叫靜態方法，但不能直接呼叫非靜態方法，因為此時沒有可用的物件。

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程式輸出

static void displayStatic() {
    static int localVar = 10; // --> Compilation error
}

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規則摘要

Context	Access Static Members	Access Non-Static Members	Allow Static Local Variables?
Static Method	Yes	No	No
Non-Static Method	Yes	Yes	No
Static Block	Yes	No	No

上下文 存取靜態成員 存取非靜態成員 允許靜態局部變數嗎？ 標題> 靜態方法 是 否 否 非靜態方法 是 是 否 靜態區塊 是 否 否 表>

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何時使用靜態方法？

• 實用程式或輔助函數： 例如，Math.pow()。
• 當不需要實例資料時： 獨立於物件狀態的操作。

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結論

靜態方法和成員是Java中必不可少的工具。以下是主要要點：

• 靜態方法在類別層級操作，只能直接存取靜態成員。
• 非靜態方法 可以存取靜態和非靜態成員。
• 由於方法作用域和靜態生命週期之間的衝突，Java 中不允許使用靜態局部變數。

透過理解這些規則，您將能夠在程式中有效地使用靜態方法。

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