Модификатор static в Java: методы. Статические методы
Статика - это глобальное состояние. Статический метод или статическая переменная абсолютно ничем не отличаются от глобальной переменной, потому что, ни статика ни глобальная переменная не были переданны в качестве аргументов нигде и никак, а значит поступают из глобального пространства.
Чем статика может быть опасна?
Представь, что ты пишешь утилиту для загрузки изображений. И вот наступил момент, когда нужно указывать параметры обрезки для превьюшек. Со статикой это может выглядеть так:
Public function upload()
{
$width = Config::read("width");
$height = Config::read("height");
// .. Do upload..
}
(На заметку CakePHP кишит такими подходами)
Проблемы такого подхода?
1. Нужно знать и быть точно уверенным, что статичный класс Config, был где-то там далеко инициализирован. А вдруг он не был инициализированным?
2. А что если ты решишь сменить источник конфига? Например читать, это все не из класса `Config` а откуда-нибудь из REST? Придется все переписывать, затем опять тестировать. Эта проблема известна как сильная связка .
3. Попробуй написать юнит тест для такого, без хаков и изращенных костылей. Ведь для того чтобы протестировать этот метод, нам нужно где-то там в глобальном пространстве инициализировать `Config`, затем убедится что он работает.
4. Скрытые зависимости.
Например инициализуруя класс, в случае статики:
$uploader = new Uploader(); $uploader->upload(...);
Ты и твои пользователи не видят какие у класса зависимости и от работы чего вообще он зависит. Проблема заметна особо, когда ты пишешь библиотеку или компонет.
Но тогда почему такие популярные фреймворки как Yii или Laravel полностью покрыты статикой?
Для того чтобы понять какие последствия несет статика, попробуй воспользоватся хоть одним компонентом Yii фреймворка отдельно. Например, если тебе нужна только CAPTCHA ты не сможешь её вытащить оттуда не переписав почти весь компонент, потому что везде внутри присутвует глобальное состояние, в виде `Yii::$app->`. То есть чтобы воспользоватся только капчей, придется подключать весь фреймворк и все его внутренние механизмы, когда это абсолютно не нужно.
Что касается Laravel, то статики там меньше, поскольку некоторые компоненты, вроде Eloquent могут использоватся по отдельности. Статика в ларе, она существует как обёртка, но не как реализация, во многих местах в отличии от Yii.
Вообще посмотри, как задачи решаются в Zend / Symfony
Там почти везде
все зависимости передаются в качестве аргументов, что есть хорошо, слабо связано, и тестируемо.
Переменное число параметров метода
Иногда число аргументов, которые будут переданы методу, неизвестно до периода выполнения. Например, вам нужен класс, который чертит на графике линию, заданную последовательностями х- и у-координат. Этот класс должен содержать методом, принимающим единственный аргумент - объект типа Point, представляющий значения обеих координат х и у. Этот метод должен сохранять каждый объект типа Point в связанном списке или в элементах массива, пока вызывающая программа не даст команду на вывод всей последовательности точек. Однако такое решение может быть не очень эффективным потому, что оно требует наличия в классе связанного списка. Но ведь можно было бы использовать единственный метод - DrawLine, которому этот список может и не потребоваться. Эту проблему эффективно решает метод с переменным количеством аргументов.
Такому методу можно задать переменное число аргументов через ключевое слово params в видемассива. Рассмотрим пример класса Chart, написанного на C#, позволяющего пользователю одним вызовом получить и вывести произвольное число объектов Point:
using System;
class Point //Класс точки
public Point(int x, int y) { this.x = x; this.у = у; }
public int x; public int y;
class Chart //Класс рисовальщика
public void DrawLine(Graphics g, params Point p)
Console.WriteLine("\пЭтот метод позволяет нарисовать линию " +
"по следующим точкам:");
for (int i = 0; i < p.GetLength(0); i++)
{ Console.WriteLine("{0), {1}". p[i].x, p[i].y); }
class ChartApp
public static void Main()
Point p1 = new Point(5,10);
Point p2 = new Point(5, 15);
Point p3 = new Point(5, 20);
Chart chart = new Chart();
chart.DrawLine(p1, p2, p3);
Метод DrawLine сообщает компилятору C#, что он может принимать переменное число объектов типа Point. Затем в период выполнения метод использует простой цикл for для прохода по всем объектам Point и вывода всех точек.
Статическим называется метод, который существует в классе как в таковом, а не в отдельных его экземплярах. Как и в случае других статических членов, главное преимущество статических методов в том, что они расположены вне конкретных экземпляров класса, не засоряя глобальное пространство приложения. При этом они и не нарушают принципов ООП, поскольку ассоциированы с определенным классом.
Определить метод как статический позволяет ключевое слово static. Затем для вызова метода пользователь применяет синтаксис вида Класс. Метод. Этот синтаксис необходим, даже если у пользователя есть ссылка на экземпляр класса.
Статические (static ) методы, или методы класса, можно вызывать, не создавая экземпляр объекта. Именно таким образом используется метод Main .
public class Sample
public static int a;
public int b;
public static void DoubleA(){ a *= 2; }
public void SetB(){ b = a; }
public class Application
public static void Main()
Sample sc1 = new Sample(), sc2 = new Sample();
Sample.a = 1;
sc1.SetB();
Sample.a = 2;
sc2.SetB();
Console.WriteLine("sc1.b = {0}, sc2.b = {1}", sc1.b, sc2.b);
Последним моментом, касающимся статических методов, является правило, определяющее, к каким членам класса можно обращаться из статического метода. Как вы можно догадаться, статический метод может обращаться к любому статическому члену в пределах класса, но не может обращаться к члену экземпляра.
То мы можем получить к ним доступ напрямую через имя класса и оператор разрешения области видимости. Но что, если статические переменные-члены являются закрытыми? Рассмотрим следующий код:
В этом случае мы не можем напрямую получить доступ к Anything::s_value из main(), так как этот член является private. Обычно доступ к закрытым членам класса осуществляется через методы public. Хотя мы могли бы создать обычный метод для получения доступа к s_value, но нам тогда бы пришлось создавать объект этого класса для использования метода! Есть вариант получше – мы можем сделать метод статическим.
Подобно статическим переменным-членам, статические методы не привязаны к какому-либо одному объекту класса. Вот пример выше, но уже со статическим методом:
class Anything { private: static int s_value; public: static int getValue() { return s_value; } // статический метод }; int Anything::s_value = 3; // определение статической переменной-члена класса int main() { std::cout << Anything::getValue() << "\n"; }
Поскольку статические методы не привязаны к определенному объекту, то их можно вызывать напрямую через имя класса и оператор разрешения области видимости, их также можно вызвать и через объекты класса (но это не рекомендуется).
Статические методы не имеют указателя this *
У статических методов есть две интересные особенности. Во-первых, поскольку статические методы не привязаны к объекту, то они не имеют ! Здесь есть смысл, так как указатель this всегда указывает на объект, с которым работает метод. Статические методы могут не работать через объект, поэтому и указатель this не нужен.
Во-вторых, статические методы могут напрямую обращаться к другим статическим членам (переменным или функциям), но не могут к нестатическим членам. Это связано с тем, что нестатические члены принадлежат объекту класса, а статические методы — нет!
Еще пример
Статические методы можно определять вне тела класса. Это работает так же, как и с обычными методами. Например:
class IDGenerator { private: static int s_nextID; // объявление статической переменной-члена public: static int getNextID(); // объявление статического метода }; // Определение статической переменной-члена находится вне тела класса. Обратите внимание, мы не используем здесь ключевое слово static // Начинаем генерировать ID с 1 int IDGenerator::s_nextID = 1; // Определение статического метода находится вне тела класса. Обратите внимание, мы не используем здесь ключевое слово static int IDGenerator::getNextID() { return s_nextID++; } int main() { for (int count=0; count < 4; ++count) std::cout << "The next ID is: " << IDGenerator::getNextID() << "\n"; return 0; }
class IDGenerator private : static int s_nextID ; // объявление статической переменной-члена public : static int getNextID () ; // объявление статического метода // Начинаем генерировать ID с 1 int IDGenerator :: s_nextID = 1 ; int IDGenerator :: getNextID () { return s_nextID ++ ; } int main () for (int count = 0 ; count < 4 ; ++ count ) std :: cout << "The next ID is: " << IDGenerator :: getNextID () << "\n" ; return 0 ; |
Результат:
The next ID is: 1
The next ID is: 2
The next ID is: 3
The next ID is: 4
Обратите внимание, поскольку все переменные и функции этого класса являются статическими, то нам не нужно создавать объект этого класса для работы с ним! Статическая переменная-член используется для хранения значения следующего идентификатора, который должен быть ей присвоен, а статический метод — для возврата идентификатора и его увеличения.
Предупреждение о классах со всеми статическими членами
Будьте осторожны при написании классов со всеми статическими членами. Хотя такие «чисто статические классы» могут быть полезны, но они также имеют свои недостатки.
Во-первых, поскольку все статические члены создаются только один раз, то несколько копий «чисто статического класса» быть не может (без клонирования класса и его дальнейшего переименования). Например, если нам нужны два независимых объекта IDGenerator, то это будет невозможно через «чисто статический» класс.
Во-вторых, из урока о мы знаем, что глобальные переменные опасны, поскольку любая часть кода может изменить их значения и в конечном итоге изменит другие фрагменты, казалось бы, не связанного кода (детальнее ). То же самое справедливо и для «чисто статических» классов. Поскольку все члены принадлежат классу (а не его объектам), а классы имеют глобальную область видимости, то в «чисто статическом классе» мы объявляем глобальные функции и переменные со всеми минусами, которые они имеют.
C++ не поддерживает статические конструкторы
Если вы можете инициализировать обычную переменную-член через , то по логике вещей вы должны иметь возможность инициализировать статические переменные-члены через статический конструктор. И хотя некоторые современные языки действительно поддерживают статические конструкторы именно для этой цели, C++, к сожалению, не является одним из них.
Если ваша статическая переменная может быть инициализирована напрямую, то конструктор не нужен: вы можете определить статическую переменную-член, даже если она является private. Мы делаем это в примере выше с s_nextID. Вот еще один пример:
class Something
{
public:
static std::vector
class Something public : static std :: vector < char > s_mychars ; std :: vector < char > Something :: s_mychars = { "o" , "a" , "u" , "i" , "e" } ; // определяем статическую переменную-член |
Если для инициализации вашей статической переменной-члена требуется выполнить код (например, цикл), то есть несколько разных способов это сделать. Следующий способ является лучшим из них. Хотя это может быть немного сложно (сейчас), и, вероятно, вам это никогда не понадобится, то вы можете спокойно пропустить оставшуюся часть этого урока, если хотите.
#include
#include #include class Something private : static std :: vector < char > s_mychars ; public : class _nested // определяем вложенный класс с именем _nested public : Nested () // конструктор _nested инициализирует нашу статическую переменную-член s_mychars . push_back ("o" ) ; s_mychars . push_back ("a" ) ; s_mychars . push_back ("u" ) ; s_mychars . push_back ("i" ) ; s_mychars . push_back ("e" ) ; Последнее обновление: 25.12.2018 Кроме обычных полей, методов, свойств класс может иметь статические поля, методы, свойства. Статические поля, методы, свойства относятся ко всему классу и для обращения к подобным членам класса необязательно создавать экземпляр класса. Например: Class Account { public static decimal bonus = 100; public decimal totalSum; public Account(decimal sum) { totalSum = sum + bonus; } } class Program { static void Main(string args) { Console.WriteLine(Account.bonus); // 100 Account.bonus += 200; Account account1 = new Account(150); Console.WriteLine(account1.totalSum); // 450 Account account2 = new Account(1000); Console.WriteLine(account2.totalSum); // 1300 Console.ReadKey(); } } В данном случае класс Account имеет два поля: bonus и totalSum. Поле bonus является статическим, поэтому оно хранит состояние класса в целом, а не отдельного объекта. И поэтому мы можем обращаться к этому полю по имени класса: Console.WriteLine(Account.bonus); Account.bonus += 200; На уровне памяти для статических полей будет создаваться участок в памяти, который будет общим для всех объектов класса. При этом память для статических переменных выделяется даже в том случае, если не создано ни одного объекта этого класса. Статические свойства и методыПодобным образом мы можем создавать и использовать статические методы и свойства: Class Account { public Account(decimal sum, decimal rate) { if (sum < MinSum) throw new Exception("Недопустимая сумма!"); Sum = sum; Rate = rate; } private static decimal minSum = 100; // минимальная допустимая сумма для всех счетов public static decimal MinSum { get { return minSum; } set { if(value>0) minSum = value; } } public decimal Sum { get; private set; } // сумма на счете public decimal Rate { get; private set; } // процентная ставка // подсчет суммы на счете через определенный период по определенной ставке public static decimal GetSum(decimal sum, decimal rate, int period) { decimal result = sum; for (int i = 1; i <= period; i++) result = result + result * rate / 100; return result; } } Переменная minSum, свойство MinSum, а также метод GetSum здесь определены с ключевым словом static , то есть они являются статическими. Переменная minSum и свойство MinSum представляют минимальную сумму, которая допустима для создания счета. Этот оказатель не относится к какому-то конкретному счету, а относится ко всем счетам в целом. Если мы изменим этот показатель для одного счета, то он также должен измениться и для другого счета. То есть в отличии от свойств Sum и Rate, которые хранят состояние объекта, переменная minSum хранит состояние для всех объектов данного класса. То же самое с методом GetSum - он вычисляет сумму на счете через определенный период по определенной процентной ставке для определенной начальной суммы. Вызов и результат этого метода не зависит от конкретного объекта или его состояния. Таким образом, переменные и свойства, которые хранят состояние, общее для всех объектов класса, следует определять как статические. И также методы, которые определяют общее для всех объектов поведение, также следует объявлять как статические. Статические члены класса являются общими для всех объектов этого класса, поэтому к ним надо обращаться по имени класса: Следует учитывать, что статические методы могут обращаться только статическим членам класса. Обращаться к нестатическим методам, полям, свойствам внутри статического метода мы не можем. Нередко статические поля применяются для хранения счетчиков. Например, пусть у нас есть класс User, и мы хотим иметь счетчик, который позволял бы узнать, сколько объектов User создано: Class User { private static int counter = 0; public User() { counter++; } public static void DisplayCounter() { Console.WriteLine($"Создано {counter} объектов User"); } } class Program { static void Main(string args) { User user1 = new User(); User user2 = new User(); User user3 = new User(); User user4 = new User(); User user5 = new User(); User.DisplayCounter(); // 5 Console.ReadKey(); } } Статический конструкторКроме обычных конструкторов у класса также могут быть статические конструкторы. Статические конструкторы имеют следующие отличительные черты: Статические конструкторы не должны иметь модификатор доступа и не принимают параметров Как и в статических методах, в статических конструкторах нельзя использовать ключевое слово this для ссылки на текущий объект класса и можно обращаться только к статическим членам класса Статические конструкторы нельзя вызвать в программе вручную. Они выполняются автоматически при самом первом создании объекта данного класса или при первом обращении к его статическим членам (если таковые имеются) Статические конструкторы обычно используются для инициализации статических данных, либо же выполняют действия, которые требуется выполнить только один раз Определим статический конструктор: Class User { static User() { Console.WriteLine("Создан первый пользователь"); } } class Program { static void Main(string args) { User user1 = new User(); // здесь сработает статический конструктор User user2 = new User(); Console.Read(); } } Статические классыСтатические классы объявляются с модификатором static и могут содержать только статические поля, свойства и методы. Например, если бы класс Account имел бы только статические переменные, свойства и методы, то его можно было бы объявить как статический: Static class Account { private static decimal minSum = 100; // минимальная допустимая сумма для всех счетов public static decimal MinSum { get { return minSum; } set { if(value>0) minSum = value; } } // подсчет суммы на счете через определенный период по определенной ставке public static decimal GetSum(decimal sum, decimal rate, int period) { decimal result = sum; for (int i = 1; i <= period; i++) result = result + result * rate / 100; return result; } } В C# показательным примером статического класса является класс Math, который применяется для различных математических операций. Модификатор static в Java напрямую связан с классом, если поле статично, значит оно принадлежит классу, если метод статичный, аналогично - он принадлежит классу. Исходя из этого, можно обращаться к статическому методу или полю используя имя класса. Например, если поле count статично в классе Counter , значит, вы можете обратиться к переменной запросом вида: Counter.count . Конечно, следует учитывать модификаторы доступа. Например, поля private доступны только внутри класса, в котором они объявлены. Поля protected доступны всем классам внутри пакета (package ), а также всем классам-наследникам вне пакета. Для более подробной информации ознакомьтесь со статьей “private vs protected vs public ”. Предположим, существует статический метод increment() в классе Counter , задачей которого является инкрементирование счётчика count . Для вызова данного метода можно использовать обращение вида Counter.increment() . Нет необходимости создавать экземпляр класса Counter для доступа к статическому полю или методу. Это фундаментальное отличие между статическими и НЕ статическими объектами (членами класса). Важное замечание. Не забывайте, что статические члены класса напрямую принадлежат классу, а не его экземпляру. То есть, значение статической переменной count будет одинаковое для всех объектов типа Counter . В этой статье мы рассмотрим основополагающие аспекты применения модификатора static в Java, а также некоторые особенности, которые помогут понять ключевые концепции программирования. Что должен знать каждый программист о модификаторе Static в Java.В этом разделе мы рассмотрим основные моменты использования статических методов, полей и классов. Начнём с переменных.Вы НЕ можете получить доступ к НЕ статическим членам класса, внутри статического контекста, как вариант, метода или блока. Результатом компиляции приведенного ниже кода будет ошибка: public class Counter { private int count; public static void main (String args ) { System. out. println (count) ; //compile time error } }Это одна из наиболее распространённых ошибок допускаемых программистами Java, особенно новичками. Так как метод main статичный, а переменная count нет, в этом случае метод println , внутри метода main выбросит “Compile time error”. В отличие от локальных переменных, статические поля и методы НЕ потокобезопасны (Thread-safe) в Java. На практике это одна из наиболее частых причин возникновения проблем связанных с безопасностью мультипоточного программирования. Учитывая что каждый экземпляр класса имеет одну и ту же копию статической переменной, то такая переменная нуждается в защите - «залочивании» классом. Поэтому при использовании статических переменных, убедитесь, что они должным образом синхронизированы (synchronized), во избежание проблем, например таких как «состояние гонки» (race condition). Статические методы имеют преимущество в применении, т.к. отсутствует необходимость каждый раз создавать новый объект для доступа к таким методам. Статический метод можно вызвать, используя тип класса, в котором эти методы описаны. Именно поэтому, подобные методы как нельзя лучше подходят в качестве методов-фабрик (factory), и методов-утилит (utility). Класс java.lang.Math - замечательный пример, в котором почти все методы статичны, по этой же причине классы-утилиты в Java финализированы (final). Другим важным моментом является то, что вы НЕ можете переопределять (Override) статические методы. Если вы объявите такой же метод в классе-наследнике (subclass), т.е. метод с таким же именем и сигнатурой, вы лишь «спрячете» метод суперкласса (superclass) вместо переопределения. Это явление известно как сокрытие методов (hiding methods). Это означает, что при обращении к статическому методу, который объявлен как в родительском, так и в дочернем классе, во время компиляции всегда будет вызван метод исходя из типа переменной. В отличие от переопределения, такие методы не будут выполнены во время работы программы. Рассмотрим пример: class Vehicle { public static void kmToMiles (int km) { System. out. println ("Внутри родительского класса/статического метода" ) ; } } class Car extends Vehicle { public static void kmToMiles (int km) { System. out. println ("Внутри дочернего класса/статического метода " ) ; } } public class Demo { public static void main (String args ) { Vehicle v = new Car () ; v. kmToMiles (10 ) ; } }Вывод в консоль: Внутри родительского класса/статического метода Код наглядно демонстрирует: несмотря на то, что объект имеет тип Car , вызван статический метод из класса Vehicle , т.к. произошло обращение к методу во время компиляции. И заметьте, ошибки во время компиляции не возникло! Объявить статическим также можно и класс, за исключением классов верхнего уровня. Такие классы известны как «вложенные статические классы» (nested static class). Они бывают полезными для представления улучшенных связей. Яркий пример вложенного статического класса - HashMap.Entry , который предоставляет структуру данных внутри HashMap . Стоит заметить, также как и любой другой внутренний класс, вложенные классы находятся в отдельном файле.class. Таким образом, если вы объявили пять вложенных классов в вашем главном классе, у вас будет 6 файлов с расширением.class. Ещё одним примером использования является объявление собственного компаратора (Comparator), например компаратор по возрасту (AgeComparator) в классе сотрудники (Employee). Модификатор static также может быть объявлен в статичном блоке, более известным как «Статический блок инициализации» (Static initializer block), который будет выполнен во время загрузки класса. Если вы не объявите такой блок, то Java соберёт все статические поля в один список и выполнит его во время загрузки класса. Однако, статичный блок НЕ может пробросить перехваченные исключения, но может выбросить не перехваченные. В таком случае возникнет «Exception Initializer Error». На практике, любое исключение возникшее во время выполнения и инициализации статических полей, будет завёрнуто Java в эту ошибку. Это также самая частая причина ошибки «No Class Def Found Error», т.к. класс не находился в памяти во время обращения к нему. Полезно знать, что статические методы связываются во время компиляции, в отличие от связывания виртуальных или не статических методов, которые связываются во время исполнения на реальном объекте. Следовательно, статические методы не могут быть переопределены в Java, т.к. полиморфизм во время выполнения не распространяется на них. Это важное ограничение, которое необходимо учитывать, объявляя метод статическим. В этом есть смысл, только тогда, когда нет возможности или необходимости переопределения такого метода классами-наследниками. Методы-фабрики и методы-утилиты хорошие образцы применения модификатора static . Джошуа Блох выделил несколько преимуществ использования статичного метода-фабрики перед конструктором, в книге «Effective Java », которая является обязательной для прочтения каждым программистом данного языка. Важным свойством статического блока является инициализация. Статические поля или переменные инициализируются после загрузки класса в память. Порядок инициализации сверху вниз, в том же порядке, в каком они описаны в исходном файле Java класса. Поскольку статические поля инициализируются на потокобезопасный манер, это свойство также используется для реализации паттерна Singleton . Если вы не используется список Enum как Singleton , по тем или иным причинам, то для вас есть хорошая альтернатива. Но в таком случае необходимо учесть, что это не «ленивая» инициализация. Это означает, что статическое поле будет проинициализировано ещё ДО того как кто-нибудь об этом «попросит». Если объект ресурсоёмкий или редко используется, то инициализация его в статическом блоке сыграет не в вашу пользу. Во время сериализации, также как и transient переменные, статические поля не сериализуются. Действительно, если сохранить любые данные в статическом поле, то после десериализации новый объект будет содержать его первичное (по-умолчанию) значение, например, если статическим полем была переменная типа int , то её значение после десериализации будет равно нулю, если типа float – 0.0, если типа Object – null . Честно говоря, это один из наиболее часто задаваемых вопросов касательно сериализации на собеседованиях по Java. Не храните наиболее важные данные об объекте в статическом поле! И напоследок, поговорим о static import . Данный модификатор имеет много общего со стандартным оператором import , но в отличие от него позволяет импортировать один или все статические члены класса. При импортировании статических методов, к ним можно обращаться как будто они определены в этом же классе, аналогично при импортировании полей, мы можем получить доступ без указания имени класса. Данная возможность появилась в Java версии 1.5, и при должном использовании улучшает читабельность кода. Наиболее часто данная конструкция встречается в тестах JUnit , т.к. почти все разработчики тестов используют static import для assert методов, например assertEquals() и для их перегруженных дубликатов. Если ничего не понятно – добро пожаловать за дополнительной информацией . На этом всё. Все вышеперечисленные пункты о модификаторе static в Java обязан знать каждый программист. В данной статье была рассмотрена базовая информация о статических переменных, полях, методах, блоках инициализации и импорте. В том числе некоторые важные свойства, знание которых является критичным при написании и понимании программ на Java. Я надеюсь, что каждый разработчик доведёт свои навыки использования статических концептов до совершенства, т.к. это очень важно для серьёзного программирования."
Популярное в рубрике:
© 2024 Мобильные телефоны и связь
|
