[ java基础 ] static.单例设计模式.Math类.Arrays类

伊人幽梦

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2022-02-12

static关键字

用来修饰的 变量 ,方法 ，代码块,内部类(暂时不涉及),被修饰的成员是属于类的，而不是单单
是属于某个对象的。也就是说，既然属于类，就可以不靠创建对象来调用了。

类变量

当 static 修饰成员变量时，该变量称为类变量。该类的每个对象都共享同一个类变量的值。任何对象都可以更改该类变量的值，但也可以在不创建该类的对象的情况下对类变量进行操作。

  • 静态变量:声明在类中,方法外,且含有static修饰的变量

    • 格式:修饰符 static 数据类型 变量名;

    • 含义:静态变量不再属于对象本身,而是属于类,静态变量会被通过这个类创建的所有对象所共享

    • 调用方式:

      类名.静态变量

    • 特点:

      • 1.静态变量不再属于对象本身,而是属于类,静态变量会被通过这个类创建的所有对象所共享
      • 2.静态变量的生命周期,是随着的类的加载而加载,随着类的消失而消失,而且只加载唯一的一次(方法区中的字节码文件一旦有不会加载第二次,继续使用原来的字节码文件)
public class StaticDemo01 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建学生对象
		Student s1 = new Student("郭靖", 18);
		Student s2 = new Student("黄蓉", 16);
		Student s3 = new Student("洪七公", 50);
		Student.classroom = "射雕";

		//打印学生信息
		System.out.println(s1.print());
		System.out.println(s2.print());
		System.out.println(s3.print());

		System.out.println("==================================");

		//考虑到三位童鞋比较优秀,给他们进行转班
		//s1.classroom = "神雕";
		Student.classroom = "神雕";

		//打印学生信息
		System.out.println(s1.print());
		System.out.println(s2.print());
		System.out.println(s3.print());

	}
}

public class Student {
	String name;
	int age;
	static String classroom;

	public Student(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		//this.classroom = classroom;
	}

	public Student() {
	}

	public String print () {
		return name + "=" + age + "=" + classroom;
	}
}

静态变量的内存图解

image-20220212000845446

三种变量

局部变量:声明在方法内部或者方法声明上的变量

实例变量:声明在类中方法外,且没有static关键字修饰的变量

静态变量:声明在类中方法外,且含有static关键字修饰的变量

区别:

  • 代码中的位置不同
    • 局部变量:方法内部或者方法声明上
    • 实例变量:类中方法外
    • 静态变量:类中方法外
  • 内存中的位置不同
    • 局部变量:栈内存
    • 实例变量:堆内存
    • 静态变量:堆内存
  • 变量的默认值不同
    • 局部变量:没有默认值
    • 实例变量:有默认值
    • 静态变量:有默认值
  • 代码中的作用域不同
    • 局部变量:方法中
    • 实例变量:实例中
    • 静态变量:类中
  • 内存中的生命周期不同
    • 局部变量:随着方法的调用而加载,随着方法的出栈而消失
    • 实例变量:随着对象的创建而加载,随着对象的回收而消失
    • 静态变量:随着类的加载而加载,随着类的消失而消失
  • 变量的加载次数不同
    • 局部变量:每调用一次局部变量所在的方法,变量就会加载一次
    • 实例变量:每创建一次实例变量所在的对象,变量就会加载一次
    • 静态变量:因为字节码文件只加载唯一的一次,静态变量也只加载唯一的一次

练习:

给学生分配学号

public class Student {
	private String name;
	private int age;
	private int id;
	private static int num = 210726001;

	public Student(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
		//this.id = num++;
	}

	public Student() {
		//this.id = num++;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

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

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	public int getId() {
		return id;
	}

	public void setId(int id) {
		this.id = id;
	}

	public String print () {
		return name + "=" + age + "=" + id;
	}

	{
		this.id = num++;
	}
}

public class StaticDemo03 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建学生对象
		Student s1 = new Student("迪丽热巴", 18);
		Student s2 = new Student("古力娜扎", 20);
		Student s3 = new Student("玛尔扎哈", 38);
		Student s4 = new Student();
		s4.setName("伊戈达拉");
		s4.setAge(35);

		//打印学生信息
		System.out.println(s1.print());
		System.out.println(s2.print());
		System.out.println(s3.print());
		System.out.println(s4.print());

	}
}

静态方法

当一个类存在大量工具的实例方法时,如果使用这些实例方法就必须创建对象,而对象除了调用方法没有其它用途,当主方法不结束的话,对象始终在堆内存存在,导致堆内存空间浪费,可以将这些实例方法直接声明为静态方法,声明后方法不在属于对象本身,直接属于类,所以使用方法时不再需要创建对象,直接通过类名进行调用即可

  • 格式:

    修饰符 static 返回值类型 方法名 () {}

  • 调用方式:

    类名.静态方法名();

public class ArrayUtils {
	public static void printArr (int... arr) {
		if (arr == null) {
			return;
		}

		if (arr.length == 0) {
			System.out.println("数组:[]");
			return;
		}
		System.out.print("数组:[");
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			if (arr.length - 1 == i) {
				System.out.println(arr[i] + "]");
			} else {
				System.out.print(arr[i] + ", ");
			}
		}
 	}
}

public class StaticDemo04 {
	public static void main(String[] args) {
		/*//创建数组工具类对象
		ArrayUtils au = new ArrayUtils();//方法区:ArrayUtils字节码文件  堆内存:ArrayUtils对象
		//因为au对象和main()之间存在指向性,只有当main()出栈的时候,au对象才会被认定为垃圾数据
		au.printArr(11,22,33);
		au.printArr(11,22,33,44);
		au.printArr(11,22,33,44,55);*/

		ArrayUtils.printArr(11,22,33); //方法区:ArrayUtils字节码文件
		ArrayUtils.printArr(11,22,33,44);
		ArrayUtils.printArr(11,22,33,44,55);
	}
}

静态方法的注意事项

1.当一个类需要声明大量的工具方法时,在将这些工具方法声明为静态的同时,还需要将该类的构造器声明为private,外界就不能再进行对象的创建,直接通过类名调用工具方法

2.实例成员和静态成员的关系:在静态方法中无法调用实例成员,因为静态方法时随着类的加载而加载,实例成员是随着对象的创建而加载,有一种可能,当静态方法加载时,实例成员可能还没有加载(类的加载优先于实例加载)

  • 在实例方法中调用实例成员:true

  • 在实例方法中调用静态成员:true

  • 在静态方法中调用静态成员:true

  • 在静态方法中调用实例成员:false

3.在静态方法中无法使用this关键字(和super关键字)

public class StaticDemo05 {
	public static void main(String[] args) {
		//System.out.println(this);
	}

	//实例方法
	public void method01 () {
		//method02();
	}

	//实例方法
	public void method02 () {
		method03();
	}

	//静态方法
	public static void method03 () {
		//method04();
	}

	//静态方法
	public static void method04 () {
		//method01();
	}
}

静态代码块

  • 位置:成员(类中方法外)

  • 格式:

    ​ static {

    ​ }

  • 特点:

    • 1.随着类的加载而加载
    • 2.只加载唯一的一次

  • 作用:

    • 1.封装工具类,用来初始化一些变量
    • 2.给静态的自定义常量进行初始化(day11讲解)

  • 注意事项:

    • 1.在静态代码块中无法调用实例成员
    • 2.在静态代码块中无法使用this关键字(和super关键字)
public class Utils {
	int num = 10;

	static {
		System.out.println("静态代码块");
		//System.out.println(this);
	}

	{
		System.out.println("构造器代码块");
	}
}

public class StaticDemo06 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建工具类对象
		new Utils();
		new Utils();
	}
}

单例设计模式

  • 单例:单一的实例

  • 算法:针对一个过程的优化方案

  • 设计模式:解决某一问题专门的一套解决方案

  • 框架:半成品项目

单例设计模式:创建唯一对象的一套解决方案

分类:

  • 立即加载模式(饿汉式)
  • 延迟加载模式(懒汉式)

立即加载模式步骤:

  • 1.私有化构造器
  • 2.在类中的成员位置声明初始化唯一的对象
  • 3.为了可以在外界进行访问,将唯一的对象通过静态进行修饰
  • 4.为了唯一对象的安全性,添加封装思想,唯一对象进行私有化
  • 5.对外提供"获取"唯一的对象的方法

延迟加载模式步骤:

  • 1.私有化构造器
  • 2.在类中的成员位置声明唯一的对象
  • 3.为了可以在外界进行访问,将唯一的对象通过静态进行修饰
  • 4.为了唯一对象的安全性,添加封装思想,唯一对象进行私有化
  • 5.对外提供"获取"唯一的对象的方法,当第一次进行获取的时候需要创建对象
public class CEO {
	//2.在类中的成员位置创建唯一的对象
	//3.为了可以在外界进行访问,将唯一的对象通过静态进行修饰
	//4.为了唯一对象的安全性,添加封装思想,唯一对象进行私有化
	private static CEO ceo = new CEO();

	//1.私有化构造器
	private CEO () {}

	//5.对外提供"获取"唯一的对象的方法
	public static CEO getCEO () {
		return ceo;
	}
}

public class Boss {
	//2.在类中的成员位置声明唯一的对象
	//3.为了可以在外界进行访问,将唯一的对象通过静态进行修饰
	//4.为了唯一对象的安全性,添加封装思想,唯一对象进行私有化
	private static Boss boss;

	//1.私有化构造器
	private Boss () {}

	//5.对外提供"获取"唯一的对象的方法,当第一次进行获取的时候需要创建对象
	public static Boss getBoss () {
		if (boss == null) {
			boss = new Boss();
		}
		return boss; 
	}
}

public class StaticDemo07 {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(Boss.getBoss());
		System.out.println(Boss.getBoss());
		System.out.println(Boss.getBoss());
	}
}

import关键字

com.atguigu.imp.demo01.ImportDemo01.class

com.atguigu.imp.demo02.Student.class(标准类)

  • 含义：导包，将其它包下的类导入到当前包下

  • 格式：

    ​ import 包名.*;

    ​ 导入指定包中所有的类

    ​ import 包名.类名;

    ​ 导入指定包中指定的类

  • 位置：

    package > import > class

API文档

com.atguigu.api.APIDemo.class

JDK_API_1.6_zh_中文.CHM

  • 回顾:类的分类:

    • 自定义的类

    • API提供的类

  • 面向对象的学习小技巧:

  1. 看有没有可以帮助我们做事情对象所对应的类如果有,下一步如果没有,自定义
  2. 选择合适的构造器创建类的对象
  3. 通过对象调用方法完成需求
  • API文档通过"类文件名字"查询

​ 类文件:class,enum,interface

  • 如何查询API文档:
    • 类的特点
    • 类的位置
      • 注意:如果使用的类在java.lang包下,无需导包,除此之外都需要导包,包括在java.lang下面子包都需要进行导包
    • 类的构造器
    • 类的方法

Scanner类的概述

  • 类的特点:针对基本数据类型和字符串类型的文本扫描器工具类

  • 类的位置:java.util

  • 类的构造器:public Scanner(InputStream source)

    • 构造一个新的 Scanner，它生成的值是从指定的输入流扫描的
    • 实参:System.in(通过控制台进行键盘录入)

  • 类的方法

    public byte nextByte()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 byte。

    public short nextShort()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 short。

    public int nextInt()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 int。

    public long nextLong()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 long。

    public float nextFloat()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 float。

    public double nextDouble()

    ​ 将输入信息的下一个标记扫描为一个 double。

    public boolean nextBoolean()

    ​ 扫描解释为一个布尔值的输入标记并返回该值。

    public String next()

    ​ 查找并返回来自此扫描器的下一个完整标记。

    public String nextLine()

    ​ 此扫描器执行当前行，并返回跳过的输入信息。

    public void close()

    ​ 关闭此扫描器。

注意:

  1. 录入的数据类型必须和接收类型一一对应
  2. 录入的数据必须在其取值范围
public class ScannerDemo01 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建Scanner对象
		Scanner sc = new Scanner(System.in);

		//键盘录入int类型数据
		System.out.println("请键盘录入一个整数:");
		int num = sc.nextInt();
		System.out.println("num = " + num);

		//关闭资源
		sc.close();
	}
}

  • 使用Scanner对象完成字符串类型的录入

  • next()和nextLine()的弊端:

    ​ next()的弊端:遇到空白符号不再进行扫描

    ​ nextLine()的弊端:因为扫描基本数据类型的方法和next()扫描时不识别"回车换行",使用nextLine()的前面不能存在非nextLine()

public class ScannerDemo02 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建Scanner对象
		Scanner sc = new Scanner(System.in);

		//进行键盘录入
		System.out.println("请键盘录入年龄");
		int age = sc.nextInt();
		System.out.println("age = " + age);
		System.out.println("请键盘录入姓名:");
		String name = sc.nextLine();
		System.out.println("name = " + name);


		//关闭资源
		sc.close();
	}
}

Math类

  • 类的特点

    数学工具类

  • 类的位置

    ​ java.lang

  • 类的构造器

    ​ 构造器私有化(方法只能通过类名进行调用)

  • 类的方法

    ​ public static double random()

    ​ 返回带正号的 double 值，该值大于等于 0.0 且小于 1.0。

  • 生成指定范围内的随机整数小技巧:

    ​ (int)(Math.random() * a + b)

    ​ a : 范围数据的个数

    ​ b : 范围的起始数字

public class MathDemo01 {
	public static void main(String[] args) {
		//需求:在0-99范围内随机生成整数
		System.out.println((int)(Math.random() * 100));
		//需求:在1-100范围内随机生成整数
		System.out.println((int)(Math.random() * 100 + 1));
		//需求:在5-8范围内随机生成整数
		System.out.println((int)(Math.random() * 4 + 5));
		//需求:在8-15范围内随机生成整数
		System.out.println((int)(Math.random() * 8 + 8));
	}
}

案例:猜数字小游戏

分析:

1.随机生成一个1-100之间的整数

2.键盘录入一个整数

3.进行数据的比较:

​ 录入数据 > 随机数据

​ 提示: 猜大了

​ 录入数据 < 随机数据

​ 提示: 猜小了

​ 录入数据 = 随机数据

​ 提示: 猜中了

4.考虑到不知道几轮可以猜中数据,选择while的死循环,并在猜中后结束循环

public class MathDemo02 {
	public static void main(String[] args) {
		method03();
	}

	public static void method03 () {
		//1.随机生成一个1-100之间的整数
		int num = (int)(Math.random() * 100 + 1);
		//创建Scanner对象
		Scanner sc = new Scanner(System.in);

		int start = 1;
		int end = 100;

		//4.考虑到不知道几轮可以猜中数据,选择while的死循环,并在猜中后结束循环
		while (true) {
			//2.键盘录入一个整数
			System.out.println("请输入一个" + start + "-" + end + "范围之间的整数");
			int guessNum = sc.nextInt();

			//针对键盘录入的数据做健壮性判断
			if (guessNum < start || guessNum > end) {
				System.out.println("数据输入有误,请重新输入");
				continue;
			}

			//3.进行数据的比较
			if (guessNum > num) {
				System.out.println("你猜的数字太大了,请重新输入...");
				end = guessNum - 1;
			} else if (guessNum < num) {
				System.out.println("你猜的数字太小了,请重新输入...");
				start = guessNum + 1;
			} else {
				System.out.println("恭喜你,猜中啦,晚上回家可以买彩票去啦~~~");
				break;
			}
		}

		//关闭资源
		sc.close();
	}

	public static void method02 () {
		//1.随机生成一个1-100之间的整数
		int num = (int)(Math.random() * 100 + 1);

		//创建Scanner对象
		Scanner sc = new Scanner(System.in);

		int start = 1;
		int end = 100;

		//4.考虑到不知道几轮可以猜中数据,选择while的死循环,并在猜中后结束循环
		while (true) {
			//2.键盘录入一个整数
			System.out.println("请输入一个" + start + "-" + end + "范围之间的整数");
			int guessNum = sc.nextInt();
			//3.进行数据的比较
			if (guessNum > num) {
				System.out.println("你猜的数字太大了,请重新输入...");
				end = guessNum - 1;
			} else if (guessNum < num) {
				System.out.println("你猜的数字太小了,请重新输入...");
				start = guessNum + 1;
			} else {
				System.out.println("恭喜你,猜中啦,晚上回家可以买彩票去啦~~~");
				break;
			}
		}

		//关闭资源
		sc.close();
	}

	public static void method01 () {
		//1.随机生成一个1-100之间的整数
		int num = (int)(Math.random() * 100 + 1);

		//创建Scanner对象
		Scanner sc = new Scanner(System.in);

		//4.考虑到不知道几轮可以猜中数据,选择while的死循环,并在猜中后结束循环
		while (true) {
			//2.键盘录入一个整数
			System.out.println("请输入一个1-100范围之间的整数");
			int guessNum = sc.nextInt();
			//3.进行数据的比较
			if (guessNum > num) {
				System.out.println("你猜的数字太大了,请重新输入...");
			} else if (guessNum < num) {
				System.out.println("你猜的数字太小了,请重新输入...");
			} else {
				System.out.println("恭喜你,猜中啦,晚上回家可以买彩票去啦~~~");
				break;
			}
		}

		//关闭资源
		sc.close();
	}
}

Arrays类

  • 类的特点

    数组的工具类

  • 类的位置

    java.util

  • 类的构造器

    构造器私有化

  • 类的方法

    public static String toString(int[] a)

    ​ 返回指定数组内容的字符串表示形式。

    public static int[] copyOf(int[] original,int newLength)

    ​ 复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。

    public static void sort(int[] a)

    ​ 对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。

Arrays.sort()的比较规则:

1.基本数据类型数组

​ 针对七种的数据类型数据的大小进行升序排序

​ 布尔类型无法使用Arrays.sort进行排序

2.字符串类型数组

​ 根据Unicode码表进行排序

3.自定义类型对象数组

​ 如果想进行排序,需要给其编写比较规则

​ 比较规则(比较器)

  • 自然顺序比较器Comparable< T>

  • 定制顺序比较器Comparator< T>

public class ArraysDemo {
	public static void main(String[] args) {
		//创建基本数据类型数组
		int[] arr01 = {44,33,22,11,55};
		//创建字符串类型数组
		String[] arr02 = {"bca","abc","bac","cba","cab","acb"};
		//创建学生类型数组
		Student s1 = new Student("崔小荣", 18);
		Student s2 = new Student("张小芳", 18);
		Student s3 = new Student("安小妮", 18);
		Student s4 = new Student("张小弛", 18);
		Student s5 = new Student("李小朦", 18);
		Student[] arr03 = {s1,s2,s3,s4,s5};

		//通过字符串的形式打印数组
		System.out.println(Arrays.toString(arr01));
		System.out.println(Arrays.toString(arr02));
		System.out.println(Arrays.toString(arr03));
		System.out.println("======================================");

		//通过原来的数组复制指定长度新数组
		int[] newArr = Arrays.copyOf(arr01, 10);
		System.out.println(Arrays.toString(newArr));
		System.out.println("======================================");

		//针对数组进行排序
		Arrays.sort(arr01);
		System.out.println(Arrays.toString(arr01));

		Arrays.sort(arr02);
		System.out.println(Arrays.toString(arr02));

		Arrays.sort(arr03);
		System.out.println(Arrays.toString(arr03));
	}
}
Student标准类

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