Java中使用静态方法的情况和原因

1、实用程序或帮助方法

当方法不需要访问对象的状态，因为它们提供的是一些实用功能（比如数学运算、数组操作等），这时使用静态方法是最合适的。例如，java.lang.Math类就包含了许多静态方法，如Math.sqrt()、Math.max()等。

public class Main {
    // 静态实用程序方法
    public static double sum(double a, double b) {
        return a + b;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        double result = Main.sum(5, 10);
        System.out.println("Sum: " + result);
    }
}

2、工厂方法

静态方法经常被用作工厂方法。工厂方法是一种设计模式，用于创建对象实例。当一个类的构造函数是私有的，这个类想要提供一种方式来实例化对象时，通常会提供一个公共的静态方法。这种方法通常会根据传入的参数来决定返回哪种类型的对象实例。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle car = VehicleFactory.createVehicle("Car");
        car.drive();
    }
}

class VehicleFactory {
    // 静态工厂方法
    public static Vehicle createVehicle(String type) {
        if ("Car".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Car();
        } else if ("Bike".equalsIgnoreCase(type)) {
            return new Bike();
        }
        return null;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle car = VehicleFactory.createVehicle("Car");
        car.drive();
    }
}

interface Vehicle {
    void drive();
}

class Car implements Vehicle {
    public void drive() {
        System.out.println("Driving a car");
    }
}

class Bike implements Vehicle {
    public void drive() {
        System.out.println("Riding a bike");
    }
}

3、单例模式

在单例设计模式中，一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。通常使用一个静态方法来实现这一点，这个静态方法会检查类的静态实例是否存在，如果不存在则创建它。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        singleton.doSomething();
    }
}

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
    
    public void doSomething() {
        System.out.println("Doing something...");
    }
    
}

4、 状态无关的方法

如果一个方法不依赖于类的实例字段（状态），那么将方法声明为静态的是有意义的。这样做可以减少不必要的对象创建，并且在调用方法时不需要创建类的实例。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
     boolean isEmpty = StringUtils.isEmpty("");
        System.out.println("Is empty: " + isEmpty);
    }
}

class StringUtils {
    // 静态方法，状态无关
    public static boolean isEmpty(String str) {
        return str == null || str.isEmpty();
    }
    
}

5、性能原因

静态方法比实例方法稍微快一点，因为静态方法的调用不需要访问实例的运行时类型信息。然而，这种性能差异非常小，通常不是选择静态方法的主要原因。