Statické proměnné a metody
Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo
Java je ukecaná
Úvod
• Se statickou metodou jsme se setkali už u úplně prvního programu - Hello, world!
public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
  System.out.println("Hello World!");
  }
}
• public reprezentuje viditelnost — metoda je veřejná
• void reprezentuje návratový typ — nic nevrací
• Co reprezentuje static?
• Metoda static v Javě (jinde může být chápáno jinak) říká, že metoda nepotřebuje pro své
fungování žádný konkrétní existující objekt, s nímž by pracovala
• To přesně potřebujeme u main, neboť žádný objekt dosud nemáme
Dosud byly nestatické metody a atributy
• Dosud jsme zmiňovali atributy (proměnné) a metody objektu.
• Jméno (atribut String name) patří přímo jedné osobě
• Metoda toString vrátí Person jméno této osoby
1
public class Person {
  private String name; // name of this person
  ...
  public String toString() {
  return "Person " + name; // returns name of this person
  }
}
Jak fungují statické metody a atributy
• Lze deklarovat také metody a proměnné patřící celé třídě, tj. všem objektům třídy.
• Taková proměnná (nebo metoda) existuje pro jednu třídu jen jednou.
• Označujeme ji static.
Použití statických metod
• Chceme metodu max, která vrací maximální hodnotu dvou čísel
• K tomu žádné objekty nepotřebujeme
• Uděláme ji jako statickou
public class Calculate {
  public static int max(int a, int b) {
  if (a > b) return a;
  return b;
  }
}
Jde i jako nestatická?
• Ano, takto. Vynecháme static.
public class Calculate {
  public int max(int a, int b) {
  if (a > b) return a;
  return b;
  }
}
• Na spuštění max budu nyní potřebovat objekt třídy Calculate
2
Calculate c = new Calculate();
int max = c.max(1, 2); // method needs an object `c`
• Ovšem ten objekt c je tam úplně k ničemu, s žádnými jeho atributy se nepracuje a ani žádné
nemá
Řešení
• Uděláme metodu statickou.
• Pak metoda patří celé třídě a zavoláme ji názvem třídy bez konkrétního objektu
public class Calculate {
  public static int max(int a, int b) {
  if (a > b) return a;
  return b;
  }
}
...
int m = Calculate.max(1, 2);
Zpříjemnění použití statických metod
• Někdy v kódu často používáme statické metody určité třídy, např. naše Calculator.max
• Pro kratší zápis lze pak využít deklaraci import static dané metody
• nebo všech metod přes *, např.
import static cz.muni.fi.pb162.Calculator.*;
...
int m = max(1, 2);
Typické použití statických metod
• Velmi často se používají v obdobných situacích, jako výše uvedené max
• Tzn. jednoduše pro implementaci funkce, která nevyužívá žádné atributy (data objektu), pouze
dostane vstupy a něco vrátí
• Pak ani logicky žádný objekt nepotřebuje
• Příklady: metody třídy java.util.Arrays
3
Statické proměnné (atributy třídy)
• Doposud jsem měli pouze proměnné (atributy) patřící konkrétnímu objektu
• Např. ve třídě Person, která reprezentuje člověka, má každý člověk své (obvykle i odlišné) jméno
• Někdy je ale situace, kdy pro celou třídu stačí určitý údaj jenom jednou
• Příklad: chceme jsi pamatovat, kolik lidí se nám během chodu programu vytvořilo
• Jak to udělat?
Počítaní lidí
• Vytvoříme statickou proměnnou peopleCount a každý člověk ji při svém vzniku zvýší o jedna.
public class Person {
  private String name;
  private static int peopleCount = 0;
  public Person(String name) {
  this.name = name;
  peopleCount++;
  }
  public static int howManyPeople() {
  return peopleCount;
  }
}
• Logicky na vrácení počtu lidí stačí statická metoda howManyPeople()
Počítaní lidí II
• Použití bude vypadat následovně
Person.howManyPeople(); // 0
Person jan = new Person("Jan");
Person.howManyPeople(); // 1
Person anna = new Person("Anna");
Person.howManyPeople(); // 2
 Více informací: Java tutorial — Class variables
Voláni statické metody
Můžeme volat statickou metodu nad konkrétním objektem (instancí) dané třídy?
4
Person anna = new Person("Anna");
anna.howManyPeople();
• Ano, není to problém.
• Přes třídu Person je to však správnější.
Voláni nestatické metody
• Můžeme volat nestatickou metodu jako statickou?
Person.getName();
• Logicky ne!
• Co by mohlo volání Person.getName() vrátit? Nedává to smysl.
• Jde nám přece o jméno konkrétního člověka, tj. atribut v konkrétním objektu Person
• Atribut name se nastaví až při zavolání konstruktoru
Přístup ze statické metody k nestatickému
atributu?
• Obdobně platí pro atributy, tj. NELZE toto:
public class NonStaticTest {
  private int count = 0;
  public static void main(String args[]) {
  count++; // compiler error
  }
}
• Java ohlásí při překladu chybu: non-static variable count cannot be referenced from a static
context.
• Metoda main je statická — může používat pouze statické metody a proměnné.
Přístup k nestatickému atributu
• Jedině po vytvoření konkrétní instance:
5
public class NonStaticTest {
  private int count = 0;
  public static void main(String args[]) {
  NonStaticTest test = new NonStaticTest();
  test.count++;
  }
}
 Všimněte si, že ve třídě mohu vytvořit objekt té stejné třídy.
• Dalším řešením by bylo udělat count statický.
Problémy se statickými metodami? NE
• Ano, použití static není tak prosté, jak jsme dosud prezentovali :-)
• Statické metody většinou problém nejsou
• Jednoduše slouží k realizaci nějaké činnosti, které stačí předané vstupy (parametry) a která
nepotřebuje žádný "svůj" objekt s atributy
• Důkazem je řada použití statických metod v Java Core API, kde jsou třídy, které mají jen statické
metody
• Takovým třídám se říká utility classes (jakési "účelové" třídy)
Problémy se statickými proměnnými? ANO
• U statických proměnných je to složitější
• Jejich použití musí být hodně dobře zdůvodněné
• Opravdu potřebujeme danou hodnotu pro danou třídu právě jednou???
• Nestane se dobudoucna, že jich budeme potřebovat více???
Možné řešení — singleton
• Velmi často je daleko lepší aplikovat návrhový vzor singleton (jedináček)
• Tj. vyrobit si třídu, která bude soustřeďovat (jako nestatické atributy) ta data, která jsme
nechtěli dávat do ostatních tříd
• Např. náš výše uvedený počet osob, kromě toho i další údaje, např. nějaký další souhrn za
všechny osoby, třeba proměrný plat, věk…
• U singletonu musíme zajistit, aby objekt existoval nejvýše jedenkrát, a to jakmile ho
potřebujeme.
• Musíme tedy zabránit přímému vytváření objektů zvnějšku pomocí new.
• Na získání instance zvnějšku se pak použije volání statické metody, obvykle něco jako
6
getInstance().
Příklad singletonu
public class PersonCounter {
  // here will be the singleton instance (object)
  private static PersonCounter counter = null;
  private int peopleCount = 0;
  // "private" prevents creation of instance via new PersonCounter()
  private PersonCounter() {}
  // creates the singleton unless it exists
  public static PersonCounter getInstance() {
  if(counter == null) {
  counter = new PersonCounter();
  }
  return counter;
  }
  public void addPerson() {
  peopleCount++;
  }
  public int howManyPeople() {
  return peopleCount;
  }
}
Import statických prvků
• Už jsme ukázali výše, že statické třídy i metody můžeme importovat:
import static java.lang.System.out;
public class HelloWorld {
  public static void main(String[] args) {
  out.println("Hello World!");
  }
}
• relevantní pouze pro statické metody a proměnné
• vhodně použitelné pro některé věci z Java Core API, např. Math
 Více informací: Wikipedia:Static import
Problémy importu statických prvků
7
import static java.lang.System.out;
// developer is reading the code
out.println("Hello World!"); // what is out?
// few lines above:
PrintStream out;
// ahh ok, I thought it was System.out
• Takže někdy pak nevíme, jestli jde o statický import a nebo jen o lokální proměnnou/metodu.
• A jakmile něco nevíme na první pohled, JE TO ŠPATNĚ! :-)
8