C#靜態變量和方法是否邪惡？Derek Comartin解釋（視頻分解）

什麼使得靜態方法有問題？

在影片的開始，Derek探討了一個名為Is18YearsOrOlder的靜態方法。 此方法接受一個 DateTime birthDate 並檢查某人是否至少18歲。它使用 DateTime.UtcNow 來比較當前日期。 很簡單，對吧？

但是正如Derek指出的，這個方法是非決定性的。 在0:50時，他指出使用 DateTime.UtcNow 意味著該方法將根據您運行它的時間而返回不同的結果。 這在單元測試中是一個重大問題，並導致意外的代碼行為。

在這種情況下，雖然該方法看起來像是一個純粹的函數，但實際上不是。 Derek解釋說，純方法必須每次以相同的參數調用時返回相同的值。 但在這裡，當前日期一直在改變，因此返回值也會改變。

這說明了一個公共靜態方法，雖然方便，但如果依賴於實時數據或應用程式領域狀態，可能會引入副作用。

使靜態方法可測試且可預測

Derek下一個重點是，我們可以通過去除對 DateTime.UtcNow 的依賴來修正非決定性。 相反，Derek展示如何使用靜態類或介面實作來注入時間提供者。 這讓函數變得決定性 —— 每次傳入相同的輸入時，您都會得到相同的輸出。

在他的PlaceOrder類中，他引入了一個假的日期提供者，以便能夠測試是否在星期五處理的訂單獲得50%的折扣。 這避免了將邏輯硬編碼到系統時間，從而使方法更可靠和可測試。

通過隔離行為並避免直接在業務邏輯中引用靜態方法，Derek展示了如何在保持可測試性的同時保留乾淨的代碼。

緊密耦合和靜態方法

Derek在這一點警告說，依賴於靜態方法通常會引入緊密耦合。 如果您直接使用DateTime.UtcNow，您就受限於該實作 —— 您無法覆蓋或假裝它。

這是一個問題，因為像這樣的靜態成員在您的應用程序中是全局的。 如果您的代碼庫大量使用靜態欄位或靜態屬性，那麼改變行為或注入依賴將變得困難，破壞面向對象編程的關鍵原則。

您也失去了靈活性，因為您無法用不同的實作來代替該靜態欄位，像在實例變數或注入服務中那樣。

靜態變數的全局狀態問題

現在Derek將重點轉向靜態變數，這是話題變得嚴肅的地方。

他展示了一個在Global類中使用靜態快取的範例。 他解釋說，靜態變數的最大問題是未知狀態。 在運行時，您無法確定您的靜態欄位是否已被初始化。 這種不可預測性特別危險，當涉及到可變的靜態 int 或 string 名稱時。

當開發者假定該變數僅有一個副本在線程間共享時，並忘記考慮線程安全性，情況會更糟。

線程安全性與多線程代碼中的靜態欄位

Derek提出了另一個問題：在多線程環境中使用靜態變數。 他給出了使用Parallel.For並發地使用的靜態List的範例。 由於靜態欄位不是線程安全的，代碼崩潰。

為了解決這個問題，他改用ConcurrentBag，.NET中提供的一個線程安全集合。 這允許在多線程中安全地訪問靜態數據。

他的觀點很明確：如果您在多線程中使用靜態變數，請確保它們是線程安全的。 否則，您的程式可能會不按預期運行甚至崩潰。

安全使用靜態方法

然後Derek分享了一個靜態方法的安全有效用法：一個簡單的實用方法MilesToKilometers。 它接受一個int miles並在轉換後返回一個double值。 這個方法是決定性的 —— 對於相同的int值，您總是會得到相同的結果。

這種方法不依賴非靜態欄位、不會改變共享數據，也不涉及任何未知狀態。 這是一個如何正確使用C#中static關鍵字的絕佳範例。

在.NET上下文中理解靜態

在C#中，static關鍵字可以應用於類、欄位、方法、構造函数和屬性。 Derek間接地觸及以下概念：

• 靜態類：一個無法實例化且只能包含靜態成員的類。

• 靜態欄位：用static關鍵字聲明 —— 每個應用域中僅存在一個副本。

• 靜態構造函數：僅當類首次被訪問時運行一次。

• 靜態void Main：大多數C#應用的入口點，展示靜態方法如何必不可少。

• 靜態int、靜態string：靜態欄位的例子，用於儲存類的所有實例或事實上不需要實例的數據。

與每次創建對象時運行的實例構造函數不同，靜態構造函數只初始化類級資源一次。

這種區別幫助開發者決定何時使用實例變數對比靜態變數，或何時使用屬性存取器來封裝共享成員變數。

Derek的最後要點

Derek總結了開發者為什麼對靜態成員保持警惕的主要原因：

• 緊密耦合 —— 您被靜態方法或欄位的行為所困住。

• 非決定性行為 —— 難以測試，容易破裂。

• 全局可變狀態 —— 您不知道值是什麼或由誰更改的。

• 並發問題 —— 在多線程代碼中對共享數據的不安全訪問。

然而，正如Derek所說，靜態並不壞。 它在正確使用時很有力量 —— 特別是在實用函數、共享常數或真正的全局設定中。 您只需要仔細管理狀態，避免依賴可變或系統特定的行為。

結束語

在C#中，靜態變數和方法是把雙刃劍。 正如Derek Comartin清楚地解釋的，它們本身並不壞 —— 但需要仔細使用。 當您需要共享數據或不依賴於對象狀態的功能時，請使用靜態欄位和靜態類別。 但避免將它們用於依賴時間、系統狀態或需要靈活性的東西。

因此，在創建對象或訪問靜態欄位之前，請考慮範圍、可測試性、線程安全性以及代碼是否需要一個副本或多個實例。

觀看Derek Martin的完整影片 在他的CodeOpinion YouTube頻道上。 您將發現更多有關清潔架構、軟體設計和真實世界C#應用的見解。