Java 静态方法深度解析 | Baeldung中文网

1. 概述

静态方法在大多数面向对象编程语言（包括 Java）中都很常见。它与实例方法的核心区别在于：静态方法不属于任何对象实例，而是定义在类级别，无需创建实例即可调用。

本文将深入探讨 Java 中静态方法的定义和限制，分析常见应用场景，并给出使用建议。最后会介绍静态方法的测试和模拟技巧。

2. 静态方法

实例方法基于对象的运行时类型进行多态解析，而静态方法在编译时根据其所属类进行解析。

2.1. 类级别特性

在 Java 中，静态方法是类定义的一部分。通过 static 关键字即可定义静态方法：

private static int counter = 0;

public static int incrementCounter() {
    return ++counter;
}

public static int getCounterValue() {
    return counter;
}

调用静态方法时，使用类名加点操作符加方法名：

int oldValue = StaticCounter.getCounterValue();
int newValue = StaticCounter.incrementCounter();
assertThat(newValue).isEqualTo(oldValue + 1);

注意：静态方法可以访问类的静态状态（如 StaticCounter 的 counter）。虽然静态方法通常是无状态的，但在特定模式（如单例模式）中，它们也能操作类级别数据。强烈不推荐使用对象引用调用静态方法，这种反模式会被 Sonar 等工具标记为问题。

2.2. 局限性

由于静态方法不操作实例成员，存在以下限制：

不能直接引用实例成员变量
不能直接调用实例方法
子类无法重写静态方法（只能隐藏）
不能使用 this 和 super 关键字

以上情况都会导致编译错误。注意：子类中声明同名静态方法属于方法隐藏（Method Hiding），而非重写（Override）。

3. 应用场景

3.1. 标准行为实现

当开发操作输入参数的标准行为方法时，静态方法非常适用。Apache 的 StringUtils 就是典型例子：

String str = StringUtils.capitalize("baeldung");
assertThat(str).isEqualTo("Baeldung");

另一个经典案例是 Collections 类，它提供了操作各种集合的通用方法：

List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3");
Collections.reverse(list);
assertThat(list).containsExactly("3", "2", "1");

3.2. 跨实例复用

当需要在不同类的实例间复用标准行为时，静态方法是合理选择。例如在领域类和业务类中复用 Java 的 Collections 和 Apache 的 StringUtils：

这些函数不维护自身状态，也不绑定特定业务逻辑，适合放在共享模块中。

3.3. 无状态操作

由于静态方法无法引用实例变量，特别适合不依赖对象状态的操作。调用时无需创建实例，使用更直接。但当类需要共享状态（如静态计数器）时，操作该状态的方法也应声明为静态。注意：全局状态管理容易引入问题，Sonar 会将实例方法直接写入静态字段标记为严重问题。

3.4. 纯函数实现

纯函数的返回值仅取决于输入参数，不操作任何实例或静态变量，且无副作用。静态方法不可重写且无法访问实例变量，是实现纯函数的理想选择。

4. 工具类

Java 没有专门的函数容器类型，因此我们创建工具类（Utility Class）来托管纯静态函数。通过将可复用的纯函数分组，避免重复实现。

工具类应满足：

无状态且永不实例化
声明为 final 防止继承
添加私有构造器阻止实例化

public final class CustomStringUtils {

    private CustomStringUtils() {
    }

    public static boolean isEmpty(CharSequence cs) { 
        return cs == null || cs.length() == 0; 
    }
}

注意：工具类中的所有方法都必须是 static 的。

5. 测试策略

5.1. 单元测试

使用 JUnit 测试设计良好的纯静态方法非常简单。通过类名直接调用方法并传入测试参数，断言结果即可验证不同输入输出组合：

@Test
void givenNonEmptyString_whenIsEmptyMethodIsCalled_thenFalseIsReturned() {
    boolean empty = CustomStringUtils.isEmpty("baeldung");
    assertThat(empty).isFalse();
}

5.2. 模拟（Mocking）

大多数情况下无需模拟静态方法，直接使用真实实现即可。必须模拟时通常暗示设计存在问题。若必须模拟，可使用 Mockito，但需添加 mockito-inline 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.mockito</groupId>
    <artifactId>mockito-inline</artifactId>
    <version>3.8.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

使用 Mockito.mockStatic 模拟静态方法调用：

try (MockedStatic<StringUtils> utilities = Mockito.mockStatic(StringUtils.class)) {
    utilities.when(() -> StringUtils.capitalize("karoq")).thenReturn("Karoq");

    Car car1 = new Car(1, "karoq");
    assertThat(car1.getModelCapitalized()).isEqualTo("Karoq");
}

6. 总结

本文深入分析了 Java 静态方法的应用场景，从定义和限制到设计建议。静态方法特别适合：

实现标准行为的纯函数
跨实例复用逻辑
无状态操作
工具类封装

最后探讨了静态方法的测试和模拟技巧。完整源代码可在 GitHub 获取。

Persistence

REST

Security