Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен

обслуживающий класс представляет собой такой класс, который не поддерживает какое-либо состояние на уровне объектов и не предполагает создание своих экземпляров с помощью ключевого слова new. Взамен обслуживающий класс открывает доступ ко всей функциональности посредством членов уровня класса (также известных под названием статических).

Например, если бы вы воспользовались браузером объектов Visual Studio (выбрав пункт меню View►Object Browser (Вид►Браузер объектов)) для просмотра пространства имен System, то увидели бы, что все члены классов Console, Math, Environment и GC (среди прочих) открывают доступ к своей функциональности через статические члены. Они являются лишь несколькими обслуживающими классами, которые можно найти в библиотеках базовых классов .NET Core.

И снова следует отметить, что статические члены находятся не только в обслуживающих классах: они могут быть частью в принципе любого определения класса. Просто запомните, что статические члены продвигают отдельный элемент на уровень класса вместо уровня объектов. Как будет показано в нескольких последующих разделах, ключевое слово static может применяться к перечисленным ниже конструкциям:

• данные класса;

• методы класса;

• свойства класса;

• конструктор;

• полное определение класса;

• в сочетании с ключевым словом using.

Давайте рассмотрим все варианты, начав с концепции статических данных.

На заметку! Роль статических свойств будет объясняться позже в главе во время исследования самих свойств.

Определение статических полей данных

При проектировании класса в большинстве случаев данные определяются на уровне экземпляра — другими словами, как нестатические данные. Когда определяются данные уровня экземпляра, то известно, что каждый создаваемый новый объект поддерживает собственную независимую копию этих данных. По контрасту при определении статических данных класса выделенная под них память разделяется всеми объектами этой категории.

Чтобы увидеть разницу, создайте новый проект консольного приложения под названием StaticDataAndMembers. Добавьте в проект файл по имени SavingsAccount.cs и создайте в нем класс SavingsAccount. Начните с определения переменной уровня экземпляра (для моделирования текущего баланса) и специального конструктора для установки начального баланса:

using System;

namespace StaticDataAndMembers

{

  // Простой класс депозитного счета.

  class SavingsAccount

  {

    // Данные уровня экземпляра.

    public double currBalance;

    public SavingsAccount(double balance)

    {

      currBalance = balance;

    }

  }

}

При создании объектов SavingsAccount память под поле currBalance выделяется для каждого объекта. Таким образом, можно было бы создать пять разных объектов SavingsAccount, каждый с собственным уникальным балансом. Более того, в случае изменения баланса в одном объекте счета другие объекты не затрагиваются.

С другой стороны, память под статические данные распределяется один раз и используется всеми объектами того же самого класса. Добавьте в класс SavingsAccount статическую переменную по имени currInterestRate, которая устанавливается в стандартное значение 0.04:

// Простой класс депозитного счета.

class SavingsAccount

{

   // Статический элемент данных.

   public static double currInterestRate = 0.04;

   // Данные уровня экземпляра.

   public double currBalance;

   public SavingsAccount(double balance)

   {

     currBalance = balance;

   }

}

Создайте три экземпляра класса SavingsAccount, как показано ниже:

using System;

using StaticDataAndMembers;

  Console.WriteLine("***** Fun with Static Data *****n");

  SavingsAccount s1 = new SavingsAccount(50);

  SavingsAccount s2 = new SavingsAccount(100);

  SavingsAccount s3 = new SavingsAccount(10000.75);

  Console.ReadLine();

Размещение данных в памяти будет выглядеть примерно так, как иллюстрируется на рис. 5.1.

Здесь предполагается, что все депозитные счета должны иметь одну и ту же процентную ставку. Поскольку статические данные разделяются всеми объектами той же самой категории, если вы измените процентную ставку каким-либо образом, тогда все объекты будут "видеть" новое значение при следующем доступе к статическим данным, т.к. все они по существу просматривают одну и ту же ячейку памяти. Чтобы понять, как изменять (или получать) статические данные, понадобится рассмотреть роль статических методов.

Определение статических методов

Модифицируйте класс SavingsAccount с целью определения в нем двух статических методов. Первый статический метод (GetInterestRate()) будет возвращать текущую процентную ставку, а второй (SetInterestRate()) позволит изменять эту процентную ставку:

// Простой класс депозитного счета.

class SavingsAccount

{

  // Данные уровня экземпляра.

  public double currBalance;

  // Статический элемент данных.

  public static double currInterestRate = 0.04;

  public SavingsAccount(double balance)

  {

    currBalance = balance;

  }

  // Статические члены для установки/получения процентной ставки.

  public static void SetInterestRate(double newRate)

    => currInterestRate = newRate;

  public static double GetInterestRate()

    => currInterestRate;

}

Рассмотрим показанный ниже сценарий использования класса:

using System;

using StaticDataAndMembers;

Console.WriteLine("***** Fun with Static Data *****n");

SavingsAccount s1 = new SavingsAccount(50);

SavingsAccount s2 = new SavingsAccount(100);

// Вывести текущую процентную ставку.

Console.WriteLine("Interest Rate is: {0}", SavingsAccount.GetInterestRate());

// Создать новый объект; это не 'сбросит' процентную ставку.

SavingsAccount s3 = new SavingsAccount(10000.75);

Console.WriteLine("Interest Rate is: {0}", SavingsAccount.GetInterestRate());

Console.ReadLine();

Вывод предыдущего кода выглядит так:

***** Fun with Static Data *****

Interest Rate is: 0.04

Interest Rate is: 0.04

Как видите, при создании новых экземпляров класса SavingsAccount значение статических данных не сбрасывается, поскольку среда CoreCLR выделяет для них место в памяти только один раз. Затем все объекты типа SavingsAccount имеют дело с одним и тем же значением в статическом поле currInterestRate.

Когда проектируется любой класс С#, одна из задач связана с выяснением того, какие порции данных должны быть определены как статические члены, а какие — нет. Хотя строгих правил не существует, запомните, что поле статических данных разделяется между всеми объектами конкретного класса. Поэтому, если необходимо, чтобы часть данных совместно использовалась всеми объектами, то статические члены будут самым подходящим вариантом.

Посмотрим, что произойдет, если поле currInterestRate не определено с ключевым словом static. Это означает, что каждый объект SavingAccount будет иметь собственную копию поля