静态类和静态构造函数

基本概念

静态类是一个只能包含静态成员（字段、属性、方法、事件等）的类。静态类不能被实例化，也不能包含实例成员。它们通常用于提供实用工具方法或全局数据。

静态构造函数是一个特殊的构造函数，用于初始化类的静态成员。静态构造函数在第一次访问类的任何静态成员之前自动调用，且只能被调用一次。

用途

• 静态类：用于存储全局数据、提供实用工具方法、管理配置等。

• 静态构造函数：用于初始化静态数据、执行一次性的设置操作。

在游戏开发中，静态类和静态构造函数可以用于管理游戏设置、处理数学计算、管理全局状态等。

语法规则

静态类声明：

public static class ClassName
{
    // 静态字段、属性、方法、事件
}

静态构造函数声明：

public class ClassName
{
    static ClassName()
    {
        // 初始化静态成员
    }
}

示例代码

1. 静态类

public static class MathUtilities
{
    public static int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

    public static int Subtract(int a, int b)
    {
        return a - b;
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        int sum = MathUtilities.Add(5, 3);
        int difference = MathUtilities.Subtract(5, 3);
        Console.WriteLine($"Sum: {sum}, Difference: {difference}");
    }
}

2. 静态构造函数

public class GameSettings
{
    public static int MaxPlayers;
    public static string GameName;

    static GameSettings()
    {
        MaxPlayers = 4;
        GameName = "Adventure Game";
    }

    public static void DisplaySettings()
    {
        Console.WriteLine($"Game Name: {GameName}");
        Console.WriteLine($"Max Players: {MaxPlayers}");
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        GameSettings.DisplaySettings(); // 调用静态方法，触发静态构造函数
    }
}

优点和缺点

静态类的优点

1. 全局访问：静态类提供了全局访问点，方便使用。

2. 性能优势：静态成员的访问速度较快，因为不需要实例化对象。

3. 组织代码：可以将相关的实用方法集中在一个静态类中，便于管理和维护。

静态类的缺点

1. 无法继承：静态类不能被继承，限制了代码的复用性。

2. 生命周期管理：静态成员的生命周期与应用程序相同，可能会导致内存泄漏。

3. 线程安全问题：在多线程环境下，静态成员需要额外的同步处理。

静态构造函数的优点

1. 一次性初始化：静态构造函数在类的第一次使用时自动调用，确保静态成员被正确初始化。

2. 隐藏实现细节：静态构造函数不需要显式调用，可以隐藏初始化逻辑。

静态构造函数的缺点

1. 调试困难：静态构造函数在第一次访问类时自动调用，不易调试。

2. 不可控的调用时机：无法精确控制静态构造函数的调用时机，可能导致意外的初始化顺序。

基础练习题

1. 定义一个静态类 GameMath，包含静态方法 Multiply 和 Divide，用于计算两个整数的乘积和商。创建一个程序，调用这些静态方法并输出结果。

2. 定义一个静态类 AppConfig，包含静态字段 AppName 和 Version，并包含一个静态方法 ShowConfig 来显示配置信息。创建一个程序，调用该静态方法并输出配置信息。

进阶练习题

1. 定义一个静态类 GlobalCounter，包含静态字段 Counter 和静态方法 Increment 来增加计数器的值。创建一个程序，模拟多次调用该静态方法，并输出计数器的最终值。

2. 定义一个类 PlayerStats，包含静态字段 TotalPlayers 和静态构造函数来初始化该字段。创建多个 Player 对象，输出总玩家数。