对Static 类的认识

在学习 Design&Pattern 的 Singleton Pattern 的时候,因为静态初始化是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法.

public sealed class Singleton
{
    static readonly Singleton instance = new Singleton();

    static Singleton()
     {
    }

    Singleton()
     {
    }

    public static Singleton Instance
     {
        get
         {
            return instance;
        }
    }
}

不过我对于静态构造函数还是有点迷惑!它和实例化对象时的构造函数有什么区别,它们的关系又是什么呢?
查看了相关资料后现在对它有了一定的认识了!
静态成员的初始化语句会早于静态构造函数执行,其次静态构造函数是由CLR调用执行的，所以静态构造函数只能是一个，同时不能还有参数。那么静态构造函数相对于成员初始化的一些弊端都不复存在。
对于静态成员何时被初始化,静态构造函数又何时被调用,它们之间的先后顺序又是怎么样的呢?下面我们给出一个例子来说明一下!

using System;

 namespace testStatic
{
    class Program
     {
        static void Main(string[] args)
         {
            Console.WriteLine(A.X.ToString());  //Return: 2
             Console.WriteLine(B.Y.ToString()); //Return: 1
 
            Console.Read();
        }
    }

    class A
     {
        public static int X = B.Y;

        static A()
         {
            ++X;
        }
    }
    class B
     {
        public static int Y = A.X;

        static B()
         {
            ++Y;
        }
    }
}

说实话我在以前对于 static 的认识的基础上我真的不知道上面的会返回什么值!(做人得诚实,不懂不能装懂!呵呵...).其结果是“2，1”，也就是
A.X的值为2，
B.Y的值为1.
分析此类问题，只要记住三点就行了:
1. 代码的执行顺序，代码在前的先执行；
2. 静态成员初始化语句要先于静态构造函数执行；
3. 静态成员初始化语句与静态构造函数只执行一次。

如果了解这三点，接下来就分析为什么会出现上面的结果。
当调用到第一条语句的时候:
Console.WriteLine(A.X.ToString());
     首先是访问A这个类型，那么要对A这个类型的静态成员进行初始化，其次如果有静态构造函数，需要调用它。对于A的静态成员只有“X”，按照上一单元的过程，先给其分配空间，并辅以0来初始化，其次调用其对应的成员初始化语句来初始化这个静态成员。那么它的成员初始化语句是“X = B.Y”，那么需要访问“B.Y”来初始化X这个静态成员。
    对于“B.Y”的访问，就是访问B类型，也是和访问A一样，首先对这个类型的静态成员进行初始化，其次如果有静态构造函数，需要调用它。而B的静态成员只有“Y”，先给其分配空间，并辅以0来初始化，其次调用其对应的成员初始化语句来初始化这个静态成员。
    那么对于“Y = A.X”成员初始化语句，由于此时不是第一次访问类型A，所以不再进行静态成员初始化和静态构造函数的调用，对于“A.X”的访问是直接访问。此时“A.X”的值为0，那么Y的值也为0；接着执行B的静态构造函数，这样处理后Y的值为1。那么对于A中的成员初始化语句“X = B.Y”，到此就执行完了，此时A类型中的X与B类型中的Y都是一样的，值为1。不过B中的静态成员初始化语句和静态构造函数都执行过了，而A中的静态构造函数还未执行。因此经过A的静态构造函数处理，A的X值为2，这也就是最后显示的结果。

为了再加深一下对 Static 的印象,再个小的测试片断!这下就对 Static 印象更深了~~`

using System;
 using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace testStatic
{
    class Program
     {
        static void Main(string[] args)
         {
            //Console.WriteLine(A.X.ToString());
            //Console.WriteLine(B.Y.ToString());
            A objA = A.Instance;

            Console.WriteLine(objA.GetStr());

            Console.Read();
        }
    }

    class A
     {
        static A instance = null;

        string str = "i am A, i am a member of class A";

        public static int X = B.Y;

        /// <summary>
        /// 静态构造函数仅次于静态数据成员被调用.
        /// </summary>
        static A()
         {
            ++X;
            Console.WriteLine("hello A. I am from static A constructor");
        }
        private A()
         {
            Console.WriteLine("hello A. I am from private A constructor");
        }

        public string GetStr()
         {
            return str;
        }

        public static A Instance
         {
            get
             {
                //这里只有对类进行实例化的时候，非静态的构造函数才会被调用
                return instance = new A();
            }
        }


    }
    class B
     {
        //静态成页最先被调用
        public static int Y = A.X;
        /// <summary>
        /// 静态构造函数后于静态成员被调用
        /// </summary>
        static B()
         {
            ++Y;
            Console.WriteLine("hello B . I am from static B constructor");
        }


        /// <summary>
        /// 只有对象被实例化的时候才会调用非静态构造函数
        /// </summary>
        private B()
         {
            Console.WriteLine("hello B . I am from private B constructor");
        }
    }
}

输出为:
hello B . I am from static B constructor
hello A. I am from static A constructor
hello A. I am from private A constructor
i am A, i am a member of class A

先看个例子：

using System;

Class A
{
 static int X;
 static A()
 {
  X = B.Y + 1；
 }
}

Class B
{
 public static int Y = A.X + 1;
 static B() {}
 
 static void Main()
 {
  Console.WriteLine("X={0},Y={1}",A.X,B.Y); 
  }

}

执行结果是X=2，Y=1

这个例子主要考查2个方面，一是static的用法，二是static的初始化顺序。了解了static的初始化顺序和规则，这个问题答答案就很容易理解了。这里涉及到以下三类static对象：static成员，static方法，static构造函数。规则如下：

一个类的static构造函数在给定的应用程序域中仅执行一次。static构造函数由在应用程序域的下列事件的首次发生时触发：
1）该类的实例被创建。
2）任何一个static成员被引用
3）如果类包含执行入口Main方法，此类的static构造函数在Main方法被调用之前执行。
4）如果类包含任何staic成员，则这些static成员在static构造函数之前进行初始化。
5）如果类包含任何static方法，则这些static方法在static构造函数之后进行初始化。
6）对于存在多个static成员，他们的初始化将按照文本顺序进行，不会因为调用顺序而改变。

现在看看上面的应用程序，Class B中有个Main执行入口，所以B首先得到初始化，顺序是static成员Y->static构造函数。在初始化Y时，引用了A.X,编译器又开始初始化Class A（注意这时Class B的初始化并没有完成），顺序也是static成员X->static构造函数。Class A中X在定义的时候没有被赋予初始值(在定义static变量时，尽量赋予初始值)，编译器会默认赋予值0(int型)。然后再执行static的构造函数，由于Class B的初始化这时还没有完成，所以B.Y的值在这时被编译器赋予默认值0，所以在A的static的构造函数执行完后，X的值变为1，然后返回B继续完成初始化，得到Y的值为2。最后执行Main,输出A.X和B.Y的值。相反地，如果将B中的Main方法移出放在一个类C中，那执行结果又是什么呢？依据以上的规则，可以很方便的得出答案。

以下这题可以用来说明规则六，有兴趣的朋友可以思考一下答案
 

class Class1
    {
        private static Class1 obj = new Class1();
        public static int counter1;
        public static int counter2 = 0;
        private Class1()
        {
            counter1++;
            counter2++;
        }
        public static Class1 getInstance()
        {
            return obj;
        }
       
        [STAThread]
        static void Main(string[] args)
        {
            Class1 obj = Class1.getInstance();
            Console.WriteLine("Class1.counter1=="+Class1.counter1);
            Console.WriteLine("Class1.counter2=="+Class1.counter2);
           
        }
    }