Java static方法、类成员与初始化机制深度解析

public class InitializerDemo {
    private static Student[] students; // 静态数组
    private static int numStudents = 0; // 静态计数器

    // ... 其他代码 ...

    public static void addStudent(Student s) {
        // 错误：静态方法中不能使用this关键字引用实例成员
        this.students[numStudents++] = s;
    }

    // ... main方法等 ...
}

// 声明时直接初始化
private static Student[] students = new Student[MAX_STUDENTS];

public class InitializerDemo {
    public static final int MAX_STUDENTS = 10;

    private static Student[] students;
    private Instructor instructor; // 非静态成员
    private static int numStudents; // 静态计数器

    // 静态初始化块
    static {
        numStudents = 0; // 初始化学生数量
        students = new Student[MAX_STUDENTS]; // 实例化学生数组
        // 添加一个初始学生
        addStudent(new Student("Test Student"));
    }

    // ... 其他代码 ...
}

import java.util.Arrays;

// InitializerDemo.java
public class InitializerDemo {

    public static final int MAX_STUDENTS = 10;

    private static Student[] students; // 静态学生数组
    private Instructor instructor; // 非静态教师对象
    private static int numStudents; // 静态学生计数器

    // 静态初始化块：在类加载时执行一次
    static {
        numStudents = 0; // 初始化学生数量
        students = new Student[MAX_STUDENTS]; // 实例化学生数组
        // 添加一个初始学生
        addStudent(new Student("Test Student"));
    }

    // 默认构造函数（根据要求，保持为空）
    public InitializerDemo() {
        // 构造函数现在是空的，所有静态初始化都在静态块中完成
    }

    // 教师设置器 (mutator)，这是一个实例方法，可以访问非静态成员
    public void setInstructor(Instructor instructor) {
        this.instructor = instructor;
    }

    // 静态方法：添加学生，直接访问静态成员
    public static void addStudent(Student s) {
        if (numStudents < MAX_STUDENTS) { // 检查数组边界
            students[numStudents++] = s;
        } else {
            System.out.println("Error: Maximum students reached. Cannot add more.");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建聚合器对象，注意静态初始化块在此之前已执行
        InitializerDemo id = new InitializerDemo();

        // 设置教师（通过实例方法）
        id.setInstructor(new Instructor("Sally"));

        // 添加其他学生（通过静态方法）
        addStudent(new Student("Sam"));
        addStudent(new Student("Rajiv"));
        addStudent(new Student("Jennifer"));
        // "Test Student" 已经在静态初始化块中添加

        // 输出结果 (toString是实例方法，可以访问静态和非静态成员)
        System.out.println(id);
    }

    // toString方法：这是一个实例方法，可以访问静态和非静态成员
    @Override
    public String toString() {
        String s = "Instructor = " + (instructor != null ? instructor.toString() : "N/A") + "\n" +
                   "Number of students = " + numStudents + "\n" +
                   "Students: " + Arrays.toString(Arrays.copyOf(students, numStudents)) + "\n"; // 只打印已添加的学生
        return s;
    }
}

// Student.java (保持不变)
class Student {
    private String name;

    // 实例初始化块
    {
        name = "noname";
    }

    public Student() {
    }

    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }
}

// Instructor.java (保持不变)
class Instructor {
    private String name;

    // 实例初始化块
    {
        name = "noname";
    }

    public Instructor() {
    }

    public Instructor(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }
}