C# 静态变量和方法邪恶吗？Derek Comartin 解释（视频分解）

在 C# 软件开发的世界里，您很可能遇到过 static 关键字--无论是在静态 void Main、静态变量还是静态方法中。 但是，静态总是一个好主意吗？ 或者，正如一些开发人员警告的那样，这些工具在大型应用程序中是否存在危险？

为了了解事实真相，我们将通过 CodeOpinion.com 的 Derek Comartin 提供的"Static Variables & Methods are Evil?"详细视频来了解静态成员可能成为问题的细微原因，但并非总是如此。 我们将使用他的例子和时间戳来指导这次深入研究。

是什么导致静态方法出现问题？

在视频的开头，Derek 介绍了一个名为 Is18YearsOrOlder 的静态方法。 此方法获取 DateTime birthDate 并检查某人是否年满 18 岁。它使用 DateTime.UtcNow 来比较当前日期。 很简单吧？

但正如德里克所指出的，这种方法是非确定性的。 在 0:50 处，他强调使用 DateTime.UtcNow 意味着该方法将根据运行时间返回不同的结果。 这是单元测试中的一个主要问题，会导致代码中出现意外行为。

在本例中，虽然该方法看起来像一个纯函数，但实际上并非如此。 Derek 解释说，纯方法每次使用相同参数调用时必须返回相同的值。 但在这里，当前日期不断变化，因此返回值也在不断变化。

这说明了公共静态方法虽然方便，但如果依赖于实时数据或应用领域状态，就会带来副作用。

使静态方法可测试、可预测

Derek 的下一点至关重要：我们可以通过移除对 DateTime.UtcNow 的依赖来解决非确定性问题。 Derek 没有介绍如何使用静态类或接口实现来注入时间提供程序，而是介绍了如何使用静态类或接口实现来注入时间提供程序。 这使得函数具有确定性--每次传递相同的输入都会得到相同的输出。

在他的 PlaceOrder 类中，他引入了一个假日期提供者，这样他就可以测试在周五处理的订单是否可以获得 50% 的折扣。 这样可以避免与系统时间挂钩的硬编码逻辑，使方法更加可靠和可测试。

通过隔离行为和避免在业务逻辑中直接引用静态方法，Derek 展示了如何在保持可测试性的同时保留简洁的代码。

紧密耦合和静态方法

Derek 在此提醒，依赖静态方法往往会带来紧密耦合。 如果您直接使用 DateTime.UtcNow，您将受该实现的约束 - 您不能覆盖或模拟它。

这是一个问题，因为像这样的静态成员在您的应用程序中是全局性的。 如果您的代码库大量使用静态字段或静态属性，就很难改变行为或注入依赖关系，从而破坏了面向对象编程的关键原则。

由于不能像实例变量或注入服务那样用不同的实现来替代静态字段，因此也就失去了灵活性。

静态变量的全局状态问题

现在，Derek 将重点转向静态变量，这也是对话变得严肃的地方。

他介绍了一个在 Global 类中使用静态缓存的例子。 他解释说，静态变量的最大问题是状态未知。 在运行时，您无法确定静态字段是否已被初始化。 当涉及到可变的静态 int 或字符串名称时，这种不可预测性尤其具有风险。

当开发人员假定跨线程共享的变量只有一个副本，而忘记考虑线程安全时，这种情况就会变得更糟。

多线程代码中的线程安全和静态字段

Derek 还提出了另一个问题：在多线程环境中使用静态变量。 他举例说明了静态 List<Customer> 与 Parallel.For. 代码崩溃是因为静态字段不是线程安全的。

为了解决这个问题，他改用了 ConcurrentBag<Customer>，这是 .NET 中的一种线程安全集合。 这样可以跨多个线程安全地访问静态数据。

他的观点很明确：如果要跨线程使用静态变量，请确保它们是线程安全的。 否则，您的程序可能会出现不可预知的行为，甚至崩溃。

静态方法的安全使用

然后，德里克分享了静态方法的安全有效用法：一个简单的实用方法 MilesToKilometers。 它接收 int 里数，转换后返回 double 值。 这种方法是确定性的--对于相同的 int 值，总是得到相同的结果。

这种方法不依赖非静态字段，不改变共享数据，也不涉及任何未知状态。 这是一个很好的例子，说明了如何在 C# 中正确使用静态关键字。

在 .NET 环境中理解静态语言

在 C# 中，static 关键字可用于类、字段、方法、构造函数和属性。 Derek 间接涉及了以下概念：

• 静态类：不能实例化且只能包含静态成员的类。

• 静态字段：使用静态关键字声明--每个应用领域只存在一个副本。

• 静态构造函数：仅在首次访问类时运行一次。

• Static void Main：大多数 C# 应用程序的入口点，展示了静态方法的重要性。

• 静态 int、静态字符串：静态字段的示例，这些字段存储类的所有实例所共有的数据，或者实际上根本不需要实例。

与每次创建对象时都要运行的实例构造函数不同，静态构造函数只初始化一次类级资源。

这种区别有助于开发人员决定何时使用实例变量与静态变量，或何时使用属性访问器封装共享成员变量。

Derek 的最终收获

Derek 总结了开发人员对静态成员持谨慎态度的主要原因：

• 紧密耦合--您将无法摆脱静态方法或字段的行为。

• 非确定性行为--难测试，易破坏。

• 全局可变状态--您不知道值是什么，也不知道是谁改变了它。

• 并发问题--多线程代码中对共享数据的不安全访问。

然而，正如 Derek 所说，静态并不邪恶。 如果使用得当，特别是在实用功能、共享常量或真正的全局设置中，它的功能会非常强大。 您只需小心管理状态，避免依赖于易变或系统特定的行为。

结论

静态变量和方法在 C# 中是一把双刃剑。 正如 Derek Comartin 清楚解释的那样，这些工具本质上并不坏--但在使用时需要深思熟虑。 当您需要共享数据或不依赖于对象状态的功能时，请使用静态字段和静态类。 但要避免将它们用于依赖时间、系统状态或需要灵活性的事情上。

因此，在创建对象或访问静态字段之前，请考虑范围、可测试性、线程安全性，以及代码是需要一个副本还是多个实例。

在他的 CodeOpinion YouTube 频道上观看 Derek Martin 的完整视频。 您会发现更多关于简洁架构、软件设计和真实 C# 应用的见解。