Что такое статичный класс

Singleton (Одиночка) или статический класс?

Статья будет полезна в первую очередь разработчикам, которые теряются на собеседованиях когда слышат вопрос «Назовите основные отличия синглтона от статического класса, и когда следует использовать один, а когда другой?». И безусловно будет полезна для тех разработчиков, которые при слове «паттерн» впадают в уныние или просят прекратить выражаться 🙂

Что такое статический класс?

Что такое Singleton (Одиночка)?

Один из порождающих паттернов, впервые описанный «бандой четырех» (GoF). Гарантирует, что у класса есть только один экземпляр, и предоставляет к нему глобальную точку доступа. Мы не будем подробно рассматривать здесь этот паттерн, его предназначение и решаемые им задачи — в сети существует масса подробной информации о нем (например здесь и здесь). Отмечу лишь что синглтоны бывают потокобезопасные и нет, с простой и отложенной инициализацией.

А если нет разницы — зачем плодить больше?

Так в чем же все-таки разница между этими двумя сущностями и когда следует их использовать? Думаю что лучше всего это проиллюстрировать в следующей таблице:

Рассмотрим подробнее перечисленные выше критерии.

Количество точек доступа

Конечно же имеются ввиду внешние точки доступа, другими словами — публичный контракт взаимодействия класса и его клиентов. Это удобнее проиллюстрировать с помощью кода:

Singleton в «канонической» реализации:

Наследование классов

С наследованием статических классов все просто — оно просто не поддерживается на уровне языка. С Singleton все несколько сложнее. Для удобства использования многие разработчики чаще всего используют следующую реализацию паттерна:

А поскольку множественное наследование в C# и в любом CLI-совместимом языке запрещено — это означает что мы не сможем унаследовать класс Session от любого другого полезного класса. Выходом является делагирование синглтону управления доступом к экземпляру объекта:

Наследование интерфейсов

Использование интерфейсов позволяет достичь большей гибкости, увеличить количество повторно используемого кода, повысить тестируемость, и, самое главное — избежать сильной связности объектов. Статические классы не поддерживают наследования в принципе. Синглтон, напротив, наследование интерфейсов поддерживает в полной мере, поскольку это обычный класс. Но вот использовать эту возможность стоит только в том случае, если экземпляр синглтона планируется передавать в качестве входных параметров в смешанных сценариях или транслировать за границу домена. Пример смешанного сценария:

Возможность передачи в качестве параметров

Для статических классов это не поддерживается — можно передать разве что тип, но в большинстве ситуаций это бесполезно, за исключением случаев применения механизмов отражения (reflection). Синглтон же по сути является обычным экземпляром объекта:

Контроль времени жизни объекта

Время жизни статического класса ограничено временем жизни домена — если мы создали этот домен вручную, то мы косвенно управляем временем жизни всех его статических типов. Временем жизни синглтона мы можем управлять по нашему желанию. Яркий пример — отложенная инициализация:

Можно также добавить операцию удаления экземпляра синглтона:

Данная операция является крайне небезопасной, поскольку синглтон может хранить некоторое состояние и поэтому его пересоздание может иметь нежелательные последствия для его клиентов. Если все же необходимость в таком методе возникла (что скорее всего указывает на ошибки проектирования) то нужно постараться свести к минимуму возможное зло от его использования — например сделать его закрытым и вызывать внутри свойства Instance при определенных условиях:

Использование абстрактной фабрики для создания экземпляра класса

Статический класс не поддерживает данной возможности ввиду того, что нельзя создать экземпляр статического класса. В случае с синглтоном все выглядит просто:

Правда в варианте с аггрегацией синглтона придеться применить не совсем красивое и, немного громоздкое решение:

Сериализация

Сериализация применима только к экземплярам классов. Статический класс не может иметь экзмпляров поэтому сериализовать в данном случае нечего.

Так что же использовать Синглтон или Статический класс?

В любом случае выбор решения зависит от разработчика и от специфики решаемой им задачи. Но, в любом случае, можно сделать следующие выводы:

Источник

Статические классы и члены статических классов (Руководство по программированию в C#)

Создание нестатического класса, который допускает создание только одного экземпляра самого себя, см. в документе Реализация Singleton в C#.

Ниже приведены основные возможности статического класса.

Содержит только статические члены.

Создавать его экземпляры нельзя.

По сути, создание статического класса аналогично созданию класса, содержащего только статические члены и закрытый конструктор. Закрытый конструктор не допускает создания экземпляров класса. Преимущество применения статических классов заключается в том, что компилятор может проверить отсутствие случайно добавленных членов экземпляров. Таким образом, компилятор гарантирует невозможность создания экземпляров таких классов.

Статические классы запечатаны, поэтому их нельзя наследовать. Они не могут наследовать ни от каких классов, кроме Object. Статические классы не могут содержать конструктор экземпляров. Однако они могут содержать статический конструктор. Нестатические классы также должен определять статический конструктор, если класс содержит статические члены, для которых нужна нетривиальная инициализация. Дополнительные сведения см. в разделе Статические конструкторы.

Пример

Ниже приведен пример статического класса, содержащего два метода, преобразующих температуру по Цельсию в температуру по Фаренгейту и наоборот.

Статический члены

Нестатический класс может содержать статические методы, поля, свойства или события. Статический член вызывается для класса даже в том случае, если не создан экземпляр класса. Доступ к статическому члены всегда выполняется по имени класса, а не экземпляра. Существует только одна копия статического члена, независимо от того, сколько создано экземпляров класса. Статические методы и свойства не могут обращаться к нестатическим полям и событиям в их содержащем типе, и они не могут обращаться к переменной экземпляра объекта, если он не передается явно в параметре метода.

Более привычно объявление нестатического класса с несколькими статическими членами, чем объявление всего класса как статического. Статические поля обычно используются для следующих двух целей: хранение счетчика числа созданных объектов или хранение значения, которое должно совместно использоваться всеми экземплярами.

Статические методы могут быть перегружены, но не переопределены, поскольку они относятся к классу, а не к экземпляру класса.

C# не поддерживает статические локальные переменные (то есть переменные, объявленные в области действия метода).

Для объявления статических методов класса используется ключевое слово static перед возвращаемым типом члена, как показано в следующем примере:

Статические члены инициализируются перед первым доступом к статическому члену и перед вызовом статического конструктора, если таковой имеется. Для доступа к члену статического класса следует использовать имя класса, а не имя переменной, указывая расположение члена, как показано в следующем примере:

Если класс содержит статические поля, должен быть указан статический конструктор, который инициализирует эти поля при загрузке класса.

Спецификация языка C#

Дополнительные сведения см. в разделах Статические классы и Члены экземпляра и статические члены в документации Предварительная спецификация C# 6.0. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.

Источник

Всем привет. На одном из код-ревью я столкнулся с мыслью, что многие, а чего скрывать и я сам, не то чтобы хорошо понимаем когда нужно использовать ключевое слова static. В данной статье я хотел бы поделиться своими знаниями и информацией по поводу ключевого слова static. Статья будет полезна как начинающим программистам, так и людям, работающим с языком С++. Для понимания статьи у вас должны быть знания о процессе сборки проектов и владение языком С/С++ на базовом уровне. Кстати, static используется не только в С++, но и в С. В этой статье я буду говорить о С++, но имейте в виду, что всё то, что не связано с объектами и классами, в основном применимо и к языку С.

Что такое static?

Где используется?

Ниже приведена схема, как и где используется static в программе.

А теперь я постараюсь детально описать все то, что изображено на схеме. Поехали!

Статические переменные внутри функции

Если не использовать static в строке 4, выделение памяти и инициализация переменной count происходит при каждом вызове функции counter(), и уничтожается каждый раз, когда функция завершается. Но если мы сделаем переменную статической, после инициализации (при первом вызове функции counter()) область видимости count будет до конца функции main(), и переменная будет хранить свое значение между вызовами функции counter().

Статические объекты класса

В строке 3 мы создаем класс Base с конструктором (строка 5) и деструктором (строка 8). При вызове конструктора либо деструктора мы выводим название метода класса в консоль. В строке 14 мы создаем статический объект obj класса Base. Создание этого статического объекта будет происходить только при первом вызове функции foo() в строке 18.

Из-за того, что объект статический, деструктор вызывается не при выходе из функции foo() в строке 15, а только при завершении программы, т.к. статический объект разрушается при завершении программы. Ниже приведен пример той же программы, за исключением того, что наш объект нестатический.

Если мы уберем static при создании переменной в функции foo(), то разрушение объекта будет происходить в строке 15 при каждом вызове функции. В таком случае вывод программы будет вполне ожидаемый для локальной переменной с выделенной памятью на стеке:

Статические члены класса

В сравнении с предыдущими вариантами использования, статические члены класса немного сложнее для понимания. Давайте разберемся, почему. Предположим, у нас есть следующая программа:

В нашем примере мы создали класс А (строка 3) и класс В (строка 9) со статическими членами класса (строка 15). Мы предполагаем, что при создании объекта b в строке 19 будет создан объект a в строке 15. Так бы и произошло, если бы мы использовали нестатические члены класса. Но вывод программы будет следующим:

Причиной такого поведения является то, что статические члены класса не инициализируются с помощью конструктора, поскольку они не зависят от инициализации объекта. Т.е. в строке 15 мы только объявляем объект, а не определяем его, так как определение должно происходить вне класса с помощью оператора разрешения области видимости (::). Давайте определим члены класса B.

Теперь, после того как мы определили наш статический член класса в строке 18, мы можем увидеть следующий результат программы:

Constructor A
Constructor B
Destructor B
Destructor A

Нужно помнить, что член класса будет один для всех экземпляров класса B, т.е. если мы создали три объекта класса B, то конструктор статического члена класса будет вызван только один раз. Вот пример того, о чем я говорю:

Constructor A
Constructor B1
Constructor B2
Constructor B3
Destructor B3
Destructor B2
Destructor B1
Destructor A

Статические функции

Для того чтобы исправить данную проблему, одну из функций мы объявим статической. Например эту:

В этом случае вы говорите компилятору, что доступ к статическим функциям ограничен файлом, в котором они объявлены. И он имеет доступ только к функции sum() из math.cpp файла. Таким образом, используя static для функции, мы можем ограничить область видимости этой функции, и данная функция не будет видна в других файлах, если, конечно, это не заголовочный файл (.h).

Статические функции-члены класса (методы)

Статическую функцию-член вы можете использовать без создания объекта класса. Доступ к статическим функциям осуществляется с использованием имени класса и оператора разрешения области видимости (::). При использовании статической функции-члена есть ограничения, такие как:

В классе A в строке 8 у нас есть статическая функция-член foo(). В строке 14, мы вызываем функцию используя имя класса и оператор разрешения области видимости и получаем следующий результат программы:

Из вывода видно, что никакого создания объекта нет и конструктор/деструктор не вызывается.

Если бы метод foo() был бы нестатическим, то компилятор выдал бы ошибку на выражение в строке 14, т.к. нужно создать объект для того, чтобы получить доступ к его нестатическим методам.

Заключение

В одной статье в интернете я нашел совет от автора – «Используйте static везде, где только можно». Я хотел бы написать, почему так делать не стоит, а стоит использовать только в случае необходимости.

Источник

BestProg

Статические классы, методы, переменные. Статические конструкторы. Ключевое слово static

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Какие элементы языка программирования C# можно объявлять статическими?

В языке программирования C# статическими могут быть:

⇑

2. Понятие статического класса. Какие особенности использования статических классов в программах на C#? Ключевое слово static

С точки зрения синтаксиса C# статический класс – это класс, который объявляется с ключевым словом static.

Общая форма объявления статического класса:

где ClassName – имя статического класса.

⇑

3. Свойства статического класса

Реализация программного кода статического класса ничем не отличается от программного кода обычного класса за исключением двух основных свойств. В сравнении с нестатическим классом, статический класс имеет следующие свойства (отличия):

⇑

4. Примеры, которые демонстрируют свойства статического класса

Если попробовать создать объект статического класса

то возникнет ошибка компиляции с сообщением:

то во время компиляции компилятор выдаст следующую ошибку:

⇑

5. Примеры статических классов

Программный код классов Count и Methods следующий:

Если в данном примере класс Count объявить как нестатический (без ключевого слова static )

то результат работы программы не изменится. Статическую переменную Count.count можно использовать как общий ресурс.

Пример 2. Пример демонстрирует использование статического метода в нестатическом классе. Статический метод выступает общим ресурсом, который выполняет некоторую общую работу.

⇑

6. Какие преимущества применения статических классов, методов и переменных в программах на C#?

Статические классы, методы и переменные эффективны в следующих случаях:

⇑

7. Чем отличается вызов статического метода от нестатического?

В любом нестатическом классе могут быть объявлены как статические методы, так и нестатические. Отличие между вызовом статического и нестатического метода класса состоит в следующем:

Ниже демонстрируется вызов и использование этих методов:

Как видно из вышеприведенного кода, чтобы вызвать статический метод некоторого класса, перед его именем нужно указать имя этого класса.

⇑

8. Можно ли объявить скрытый ( private ) статический член в некотором классе?

Да можно. В этом случае этот статический член класса будет доступным только в границах этого класса, то есть из методов этого класса. Доступ из методов других классов будет невозможен.

⇑

Да можно. В этом случае, доступ к статического члену класса будут иметь методы класса, которые унаследованы от данного класса.

⇑

10. Может ли нестатический класс содержать статические переменные и статические методы?

Да может. Примеры использования статических методов в нестатическом классе приведены в пунктах 5 и 7.

⇑

11. Можно ли объединять статические и нестатические методы в одном классе?

Да, можно. Но только в нестатическом классе. Если класс объявлен как статический, то все методы и переменные класса должны быть также статическими (см. п. 4 — Пример 2).

В нижеследующем коде продемонстрирован доступ к скрытой статической переменной t класса CMyClass

Данный пример хорошо демонстрирует, как можно организовать работу с общими, скрытыми данными класса.

⇑

12. Можно ли в статическом методе статического класса создать объект нестатического класса?

⇑

13. Что такое статические конструкторы? Пример

Статические конструкторы позволяют инициализировать статические переменные класса.

Пример. Демонстрируется объявление статического конструктора в классе.

Демонстрация работы класса CCount в некотором методе

⇑

14. Какие правила (особенности) использования статических конструкторов?

При использовании статических конструкторов нужно обратить внимание на следующие правила:

⇑

15. Можно ли из статических конструкторов инициализировать нестатические переменные класса?

Нет, нельзя. Из статических конструкторов можно инициализировать только статические переменные этого же класса. Если в этом классе также объявляются нестатические переменные, то доступа к ним из статических конструкторов нету.

Источник

Все о ключевых словах static и final

Что такое ключевое слово static?

Чтобы получить доступ к членам класса в Java, нужно сначала создать экземпляр класса, а затем вызвать членов класса с помощью переменной экземпляра. Но иногда нужно получить доступ к членам класса, не создавая никаких переменных.

Где можно употреблять ключевое слово static?

Мы можем использовать это ключевое слово в четырех контекстах:

Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных пунктов.

Статические методы

Статические методы также называются методами класса, потому что статический метод принадлежит классу, а не его объекту. Кроме того, статические методы можно вызывать напрямую через имя класса.

Статические переменные

При создании объектов класса в Java каждый из них содержит собственную копию всех переменных класса.

Однако, если мы объявим переменную статической, все объекты класса будут использовать одну и ту же статическую переменную. Это связано с тем, что, как и статические методы, статические переменные также связаны с классом. И объекты класса для доступа к статическим переменным создавать не нужно. Например:

В приведенном выше примере normalVariable — переменная класса, а staticVariable — статическая переменная. Если вы объявите переменную, как показано ниже:

Это похоже на доступ к статической переменной через имя класса:

Здесь статические переменные — переменные уровня класса. Поэтому, если вы обращаетесь к статическим переменным через переменную экземпляра объекта, то это отражается на соответствующей статической переменной уровня класса. Таким образом, статические переменные всегда имеют одно и то же значение. Но переменная экземпляра сохраняет отдельное значение в каждом экземпляре объекта. Таким образом, приведенный выше фрагмент кода выведет:

Статические переменные — редкость в Java. Вместо них применяют статические константы. Они определяются ключевым словом static final и представлены в верхнем регистре. Вот почему некоторые предпочитают использовать верхний регистр и для статических переменных.

Статические блоки

Здесь мы видим статический блок с синтаксисом:

Статические блоки применяют для инициализации статических переменных. Статический блок выполняется только один раз, когда класс загружается в память. Это происходит, если в коде запрашивается либо объект класса, либо статические члены этого класса.

Класс может содержать несколько статических блоков, а каждый из них выполняется в той же последовательности, в которой они написаны в коде.

Вывод приведенного выше фрагмента кода выглядит следующим образом, потому что переменная staticVariable обновлена вторым значением статического блока.

Вложенный статический класс

В Java можно объявить класс внутри другого класса. Такие классы называются вложенными классами. Они бывают двух типов: статические и нестатические.

Вложенный класс является членом заключающего его класса. Нестатические вложенные классы (внутренние классы) имеют доступ к другим членам заключающего класса, даже если они объявлены приватными. Статические вложенные классы не имеют доступа к другим членам заключающего класса.

Внутренний класс по умолчанию содержит неявную ссылку на объект внешнего класса. Если вы создадите экземпляр этого объекта из кода внешнего класса, все будет сделано за вас. Если вы поступите иначе, вам необходимо предоставить объект самостоятельно.

Со статическим внутренним классом все иначе. Можно сказать, что если у внутреннего класса нет причин для доступа к внешнему, вы должны сделать его статическим по умолчанию.

В приведенном выше примере видно, что внутренний класс MyInnerClass может получить доступ ко всем методам и переменным внешнего, включая приватные переменные. Статическому внутреннему классу, напротив, недоступны какие-либо методы или переменные внешнего класса.

Где в памяти Java хранятся статические классы и переменные?

Вплоть до 8-й версии Java статические методы и переменные хранились в пространстве permgen. Но потом было введено новое пространство памяти, называемое метапространством — в нем хранятся все эти имена и поля класса, методы класса с байт-кодом методов, пул констант, JIT-оптимизации и т. д. Причина удаления permgen в Java 8.0 в том, что очень сложно предсказать необходимый размер permgen.

Зачем нужно ключевое слово final?

Что такое конечная переменная и когда ей стоит воспользоваться?

Существует три способа инициализации конечной переменной.

Когда следует применять конечную переменную

Единственное различие между обычной и конечной переменной в том, что первой можно переприсвоить значение, а второй — нельзя. Следовательно, конечные переменные должны использоваться только для значений, которые необходимо сохранять постоянными на протяжении выполнения программы.

Где использовать конечные классы

При попытке расширить конечный класс компилятор выдаст следующее исключение:

Когда использовать конечные методы

Здесь происходит попытка переопределить метод final из родительского класса. Java этого не позволяет и выдает следующее исключение:

Источник