请解释 static 关键字在 Java 中的作用，并说明为什么需要设计 static？

回答思路

1. 准确说明 static 修饰变量、方法、代码块和内部类的含义
2. 解释 static 成员属于类而非实例，生命周期与类相同
3. 阐述 static 的设计动机：节省实例空间、类级工具方法、常量定义、静态工厂等
4. 能结合具体场景说明 static 的优缺点