Что такое static. Модификатор static в Java: методы
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 методы
Подобным 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 конструктор
Кроме 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 классы
Статические 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.
Вы можете объявить некоторые методы класса статическими методами. Для этого вы должны воспользоваться ключевым словом static. Статические методы не принимают параметр this. На использование статических методов накладывается ряд ограничений.
Статические методы могут непосредственно обращаться только к статическим членам класса.
Статический метод не может быть объявлен как виртуальный метод.
Вы не можете определить нестатический метод с тем же именем и тем же набором параметров, что и статический метод класса.
Статические методы имеют одну интересную особенность - вы можете вызывать их даже без создания объектов класса. Чтобы вызвать из программы статический метод, вы должны указать его полное имя, включая имя класса.
Ниже представлен класс Circle, в котором определена статический метод GetPi. Он используется для получения значения статического элемента класса fPi.
static void GetPi()
static float fPi;
float Circle::fPi = 3.1415;
Вы можете вызвать метод GetPi следующим образом:
fNumber = Circle::GetPi();
Обратите внимание, что объект класса Circle не создается.
Общие члены объектов класса
Иногда удобно, чтобы все объекты данного класса имели общие элементы данных, которые используются совместно. За счет этого можно существенно сократить количество глобальных переменных, улучшая структуру программы.
Общие элементы данных класса следует объявить с ключевым словом static. Все общие элементы класса надо определить в тексте программы, зарезервировав за ними место в оперативной памяти:
{ public: int xLeftTop, xRightBottom; int yLeftTop, yRightBottom; static char title; void SetTitle(char*); };char Cwindow::title = “заголовок окна”;
Каждый объект класса Cwindow будет иметь уникальные координаты, определяемые элементами данных xLeftTop, xRightBottom, yLeftTop, yRightBottom и одинаковый заголовок, хранимый элементом данных title.
Общие элементы данных находятся в области действия своего класса. Методы класса могут обращаться к общим элементам точно так же, как к остальным данным из класса:
void SetTitle(char* sSource)
{ strcpy(title, sSource); }
Чтобы получить доступ к общим элементам из программы, надо объявить их как public. Для обращения к такой переменной перед ее именем надо указать имя класса и оператор::.
printf(Cwindow::title);
Дружественные функции и дружественные классы
Доступ к элементам класса из программы и других классов ограничен. Вы можете непосредственно обращаться только к элементам класса, определенным или описанным после ключевого слова public. Однако, в некоторых случаях, требуется определить функцию вне класса или другой класс, методы которого могут обращаться непосредственно ко всем элементам класса, включая элементы объявленные как private и protect.
Дружественные функции
В Си++ вы можете определить для класса так называемую дружественную функцию, воспользовавшись ключевым словом friend. В классе содержится только объявление дружественной функции. Ее определение расположено вне класса. Вы можете объявить дружественную функцию в любой секции класса -public, private или protect.
Дружественная функция не является элементом класса, но может обращаться ко всем его элементам, включая private и protect. Одна и та же функция может быть дружественной для двух или более классов.
В следующем примере определена функция Clear, дружественная для классаpoint. Дружественная функция Clearиспользуется для изменения значения элементов данныхm_xиm_y, объявленных как private:
// Класс point
// Функция Clear объявляется дружественной классу point
friend void point::Clear(point*);
// Интерфейс класса...
//==========================================================
// Функция Clear
void Clear(point* ptrPoint)
// Обращаемся к элементам класса, объявленным как private
ptrPoint->m_x = 0;
ptrPoint->m_y = 0;
//==========================================================
// Главная функция
point pointTestPoint;
// Вызываем дружественную функцию
Clear(&pointTestPoint);
С помощью ключевого слова friend вы можете объявить некоторые методы одного класса дружественными для другого класса. Такие методы могут обращаться ко всем элементам класса, даже объявленным как private и protect, несмотря на то, что сами они входят в другой класс.
В следующем примере мы определяем два класса - line и point. В классе point определяем метод Set и объявляем его в классе line как дружественный. Дружественный метод Set может обращаться ко всем элементам класса line:
// Предварительное объявление класса line
//==========================================================
// Класс point
// Метод Set класса point
void Set(line*);
//==========================================================
// Класс line
// Метод Set класса point объявляется дружественной
// классу point
friend void point::Set(line*);
int begin_x, begin_y;
int end_x, end_y;
//==========================================================
// Функция Clear
void point::Set(line* ptrLine)
// Обращаемся к элементам класса line, объявленным как
ptrLine->begin_x = 0;
ptrLine->begin_y = 0;
//==========================================================
// Главная функция
point pointTestPoint;
line lineTestPoint;
// Вызываем дружественный метод
pointTestPoint.Set(&lineTestPoint);
В объектно-ориентированном программировании метод - это именованный блок кода, который объявляется внутри класса и может быть использован многократно. Если вы знакомы с процедурным программированием (Pascal, Basic), вспомните, что такое функция - по принципу работы у неё и метода много общего.
Хорошо написанный метод решает одну практическую задачу: находит квадратный корень из числа (как штатный метод sqrt() в Java), преобразует число в строку (метод toString()), присваивает значения полям объекта и так далее.
Новый метод сначала объявляют и определяют, затем вызывают для нужного объекта или класса.
Штатные - встроенные - методы языка работают со служебными объектами. Например, метод print в Java выводит значения в консоль. Вызывают его так:
System . out. print("Привет, мир!" );Обратите внимание на структуру: у класса System есть поле out - поток ввода/вывода. Поле - тоже объект, и у него есть метод print(), который мы вызываем.
Ещё есть метод println(), который при выводе значений автоматически переводит каретку на следующую строку. Это избавляет от необходимости ставить «\n» в месте переноса строки.
Чтобы Java-приложение могло работать, в его базовом классе обязательно нужно объявить метод main.
public static void main(String args) { // здесь основной код и вызовы других методов }Как видите, в качестве параметра main принимает массив строк, в данном случае - параметров запуска.
Объявление и определение метода в Java
Методы могут возвращать или не возвращать значения, могут вызываться с указанием параметров или без. Тип возвращаемых данных указывают при объявлении метода - перед его именем.
В примере ниже метод должен найти большее из двух целых чисел, поэтому тип возвращаемого значения - int:
public static int maxFinder(int a, int b) { //заголовок метода //ниже - тело метода int max; if (a < b) max = b; else max = a; return max; }В заголовке метода сначала идут модификаторы, определяющие, на каких условиях он доступен для вызова. Об этом чуть ниже. Вернёмся к заголовку: int - возвращаемый тип, maxFinder - имя метода, в скобках - параметры.
В теле метода заводим переменную max, куда потом запишем большее число. Далее сравниваем значения, фиксируем большее в max и возвращаем.
Обратите внимание, return может работать не только с одной переменной, но и с выражением. Если бы мы не сравнивали значения, а складывали, результат можно было бы вернуть без дополнительной внутренней переменной. В теле метода была бы всего одна строка:
return a+ b;Когда метод не должен ничего возвращать, тип возвращаемого значения указывают как void. А если методу для работы не нужны входные параметры, скобки оставляют пустыми:
static void theWarning() { System . out. println("Мне ничего не надо, и вы от меня ничего не получите." ); }Как вызвать метод в Java
Метод с модификатором public можно вызывать из любого класса, в том числе размещенного во внешнем файле. Если нужно, чтобы метод был доступен исключительно внутри своего класса, применяют модификатор private. Есть и более мягкий вариант ограничения доступа: методы с модификатором protected доступны подклассам своего класса и другим классам из того же пакета. Чем сложнее получить доступ к методу извне, тем безопаснее - ниже риск ошибок.
Статический метод в Java принадлежит классу, а не объектам (и экземплярам) класса. Поэтому его вызывают без создания экземпляра.
Для простоты мы сделали методы публичными и статическими и разместили их в главном классе программы.
Вызывают методы двумя способами - в зависимости от того, возвращают они что-то или нет. Если да, подставляем значение, куда нам нужно:
public static void main(String args) { System . out. print(maxFinder(3 ,8 )); }Мы вызвали maxFinder и сразу вывели результат его работы на экран. Для примера числа заданы вручную, как неименованные константы, но в реальных приложениях обычно сравнивают значения переменных.
После вызова метод управляет программой до окончания своей работы: пока в его теле не сработает оператор возврата или прерывания, либо пока не будут выполнены все находящиеся в нём инструкции.
Вызовем theWarning, который ничего не возвращает:
public static void main(String args) { theWarning(); System . out. print(“theWarning завершил свою работу. Идём дальшe. ”); }Этот метод обходится без помощников - делает, что должен, и передаёт управление последующему коду.
Вызов метода из другого класса
А если бы maxFinder находился в отдельном классе и был не статическим? Тогда для его вызова пришлось бы сначала создать объект класса, в котором он находится. Допустим, метод находится в классе SampleClass. Вызываем:
public void main(String args) { SampleClass sc= new SampleClass (); System . out. print(sc. maxFinder(5 ,8 )); }Статический метод вызывают через точку от имени класса - вот так:
System . out. print(SomeClass . maxFinder(5 ,8 ));Перегрузка методов в Java
Что, если нам нужно сравнивать не только целые числа, но и числа с плавающей точкой? Реализовать это поможет перегрузка метода. Копипастим метод maxFinder в тот же класс, заменяем типы всех задействованных значений на double:
public static double maxFinder(double a, double b) { double max; //остальную часть тела метода оставляем без изменений }Имя метода не меняем! Это и есть перегрузка: компилятор сам выберет, какую из версий метода использовать - в зависимости от того, значения какого типа сравниваем.
Ключевое слово this в методах Java
Ключевое слово this позволяет ссылаться на экземпляры класса: их переменные, методы и конструкторы. Используют this только внутри метода или конструктора экземпляра. Например, вот так можно связать входные параметры метода с одноименными параметрами конкретного экземпляра класса:
class UserData { int id, age, phone; void setProfileData (int id , int age , int phone ) { this . id= id; this . age= age; this . phone= phone; } }Ещё пример - вызов одного конструктора из другого:
class ProfileData { int id; ProfileData () { this (100 ); } ProfileData (int id ) { this . id = id; } }Это называется «явный вызов конструктора».
Абстрактные методы в Джаве
Абстрактным называют метод, который объявлен без реализации - он не имеет ни тела, ни даже фигурных скобок. Перед именем такого метода ставят модификатор abstract:
abstract void methodName();Зачем он такой нужен? В качестве шаблона для других методов из других классов. Вот есть у нас абстрактный класс «Строение», а в нём - абстрактный метод «возвести». Реализовывать эти абстракции нужно через несколько неабстрактных классов-наследников и их методы. Пример: класс «Хижина» - метод «стройХижину», класс «Мост» - метод «стройМост» и др.
package ru.your.classes ; abstract class Construction { abstract void build_it (String msg1 ); abstract void sell_it (String msg2 ); } public class Hut extends Construction { // неабстрактный класс @Override // переопределяем метод void build_it (String msg1 ) { System . out. println("Хижина построена!" ); } @Override void sell_it (String msg2 ) { System . out. println("Хижина продана." ); } } public abstract class Bridge extends Construction { @Override void build_it (String msg1 ) { System . out. println("Мост построен!" ); } // Допустим, продавать объекты класса Bridge не предполагается. // Тогда sell_it можем не переопределять. // Но обязательно создадим абстрактный дочерний метод: abstract void sell_it (String msg2 ); }Поскольку конкретной реализации у абстрактного класса нет, экземпляры его создавать нельзя. Он - шаблон, который задаёт структуру для других классов и содержит объявления методов.
Что такое static
В некоторых случаях желательно определить член класса, который будет использоваться независимо от любого объекта этого класса. Обычно обращение к члену класса должно выполняться только в сочетании с объектом его класса. Однако можно создать член класса, который может использоваться самостоятельно, без ссылки на конкретный экземпляр. Чтобы создать такой член, в начало его объявления нужно поместить ключевое слово static. Когда член класса объявлен как static (статический), он доступен до создания каких-либо объектов его класса и без ссылки на какой-либо объект. Статическими могут быть объявлены как методы, так и переменные. Наиболее распространенный пример статического члена - метод main (). Этот метод объявляют как static, поскольку он должен быть объявлен до создания любых объектов.
Переменные экземпляров, объявленные как static, по существу являются глобальными переменными. При объявлении объектов их класса программа не создает никаких копий переменной static. Вместо этого все экземпляры класса совместно используют одну и ту же статическую переменную.
На методы, объявленные как static, накладывается ряд ограничений.
- Они могут вызывать только другие статические методы.
- Они должны осуществлять доступ только к статическим переменным.
- Они ни коим образом не могут ссылаться на члены типа this или super. (Ключевое слово super связано с наследованием и описывается в следующей главе.)
Если для инициализации переменных типа static нужно выполнить вычисления, можно объявить статический блок, который будет выполняться только один раз при первой загрузке класса. В следующем примере показан класс, который содержит статический метод, несколько статических переменных и статический блок инициализации:
// Демонстрация статических переменных, методов и блоков.
class UseStatic {
static int a = 3;
static int b;
static void meth(int x) {
System.out.println ("x = " + x) ;
System.out.println ("a = " + a);
System.out.println("b = " + b) ;
}
static {
System.out.println("Статический блок инициализирован.");
b = a * 4;
}
meth(42);
}
}
Сразу после загрузки класса UseStatic программа выполняет все операторы static. Вначале значение а устанавливается равным 3, затем программа выполняет блок static, который выводит сообщение, а затем инициализирует переменную b значением а*4, или 12. Затем программа вызывает метод main (), который обращается к методу meth (), передавая параметру х значение 42. Три оператора println () ссылаются на две статических переменные а и b на локальную переменную х.
Вывод этой программы имеет такой вид:
Статический блок инициализирован, х = 42 а = 3 b = 12
За пределами класса, в котором они определены, статические методы и переменные могут использоваться независимо от какого-либо объекта. Для этого достаточно указать имя их класса, за которым должна следовать операция точки. Например, если метод типа static нужно вызвать извне его класса, это можно выполнить, используя следующую общую форму:
имя_класса.метод()
Здесь имя_класса - имя класса, в котором объявлен метод тип static. Как видите, этот формат аналогичен применяемому для вызова нестатических методов через переменные объектных ссылок. Статическая переменная доступна аналогичным образом - посредством операции точки, следующей за именем класса. Так в Java реализованы управляемые версии глобальных методов и переменных.
Приведем пример. Внутри метода main () обращение к статическому методу callme () и статической переменной b осуществляется посредством имени их класса StaticDemo.
class StaticDemo {
static int a = 42;
static int b = 99;
static void callme () {
System.out.println("a = " + a);
}
}
class StaticByName {
public static void main(String args) {
StaticDemo.callme () ;
System.out.println("b = " + StaticDemo.b);
}
}
Вывод этой программы выглядит следующим образом.
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.