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C#中的静态类以及常见用途

news 来源：原创 2025/5/18 9:25:26

在C#中，静态类（Static Class）是一种特殊的类，它不能被实例化，也不能被继承。静态类主要用于包含静态成员（如静态方法、静态属性、静态字段等），这些成员可以直接通过类名访问，而不需要创建类的实例。

静态类的特点
不能被实例化：不能使用 new 关键字创建静态类的实例。

不能被继承：静态类默认是密封的（sealed），不能作为基类。

只能包含静态成员：静态类中的所有成员（方法、属性、字段、事件等）都必须是静态的。

直接通过类名访问：静态类的成员通过类名直接访问，不需要实例化对象。

定义静态类
使用 static 关键字定义静态类：

public static class Utility
{
    // 静态字段
    public static int Counter = 0;

    // 静态方法
    public static void PrintMessage(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }

    // 静态属性
    public static string Version { get; set; } = "1.0";
}

静态类的常见用途
静态类通常用于以下场景：

1. 工具类（Utility Classes）
静态类常用于封装一组相关的工具方法或函数。例如：

public static class MathUtility
{
    public static int Add(int a, int b) => a + b;
    public static int Subtract(int a, int b) => a - b;
}

// 使用
int result = MathUtility.Add(5, 3); // 输出 8

2. 常量或全局配置
静态类可以用来存储常量或全局配置信息：

public static class AppConfig
{
    public static readonly string AppName = "MyApp";
    public static readonly string Version = "1.0.0";
}

// 使用
Console.WriteLine(AppConfig.AppName); // 输出 "MyApp"

3. 单例模式
虽然静态类本身不能实现单例模式，但它可以用于提供全局唯一的访问点：

public static class Singleton
{
    private static readonly MyService _instance = new MyService();

    public static MyService Instance => _instance;
}

public class MyService
{
    public void DoWork() => Console.WriteLine("Working...");
}

// 使用
Singleton.Instance.DoWork(); // 输出 "Working..."

4. 扩展方法
静态类可以用于定义扩展方法，扩展方法允许你为现有类型添加新方法：

public static class StringExtensions
{
    public static int WordCount(this string str)
    {
        return str.Split(new char[] { ' ', '.', '?' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries).Length;
    }
}

// 使用
string text = "Hello, world!";
int count = text.WordCount(); // 输出 2

5. 数学或算法库
静态类常用于封装数学函数或算法：

public static class MathOperations
{
    public static double Square(double number) => number * number;
    public static double Cube(double number) => number * number * number;
}

// 使用
double result = MathOperations.Cube(3); // 输出 27

静态类的优点
简化调用：不需要创建实例，直接通过类名访问成员。

全局访问：静态成员在整个应用程序生命周期内存在，适合存储全局数据。

性能优化：避免了实例化对象的开销。

静态类的注意事项
线程安全：静态成员是共享的，在多线程环境中需要注意线程安全问题。

内存占用：静态成员会一直占用内存，直到应用程序结束，可能导致内存泄漏。

过度使用：过度使用静态类可能导致代码难以测试和维护，破坏面向对象的设计原则。

示例：完整的静态类
以下是一个完整的静态类示例，包含静态字段、方法和属性：

public static class Logger
{
    private static int _logCount = 0;

    // 静态属性
    public static int LogCount => _logCount;

    // 静态方法
    public static void Log(string message)
    {
        _logCount++;
        Console.WriteLine($"[Log {_logCount}] {message}");
    }
}

// 使用
Logger.Log("Application started.");
Logger.Log("Performing some operation.");
Console.WriteLine($"Total logs: {Logger.LogCount}");

总结
静态类在C#中是一个强大的工具，适合用于工具类、全局配置、扩展方法等场景。然而，使用时需要注意线程安全和内存管理问题，避免过度使用静态类导致代码难以维护。