Odpowiedź.

Historia pytania

Od początku Java była rozwijana jako język obiektowy, w którym głównym zadaniem było tworzenie instancji klas. Jednak dla często używanych metod (np. sortowania, przekształcania danych) zaczęły pojawiać się klasy narzędziowe ze zbiorem metod statycznych (np. java.util.Collections).

Problem

Metody statyczne ułatwiają wywoływanie funkcji pomocniczych, ale nie nadają się do przechowywania stanu, wstrzykiwania zależności i testowania w izolacji. Z drugiej strony, instancje klas są bardziej elastyczne, ale zwiększają ilość kodu na inicjalizację i wymagają przemyślanego cyklu życia.

Rozwiązanie

Klasy narzędziowe (utility classes) — zestaw statycznych metod bez stanu, nie wymagają tworzenia obiektu. Dobre do manipulacji kolekcjami, przekształceń, operacji matematycznych.
Instancje klas — przechowują stan, korzystają z zależności, zapewniają rozbudowę i testowalność. Stosowane w logice biznesowej, serwisach, kontrolerach itp.

Przykład kodu:

// Przykład klasy narzędziowej
public class MathUtils {
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

// Użycie: int sum = MathUtils.add(1, 2);

// Przykład instancji klasy dla logiki biznesowej
public class OrderService {
    private final OrderRepository repo;
    public OrderService(OrderRepository repo) {
        this.repo = repo;
    }
    public void placeOrder(Order o) {
        repo.save(o);
    }
}

Kluczowe cechy:

Stateless i niepodlegające testowaniu w izolacji — klasy narzędziowe.
Klasy ze stanem łatwo zastępować za pomocą wstrzykiwania zależności (DI).
Klasy narzędziowe często są finalizowane i mają prywatny konstruktor.

Pytania z podtekstem.

Czy można dziedziczyć klasy narzędziowe i rozszerzać ich metody statyczne?

Nie, zazwyczaj klasy narzędziowe są deklarowane jako finalne, z prywatnym konstruktorem. Dziedziczenie metod statycznych jest dostępne, ale nie ma sensu, ponieważ metody statyczne nie są dziedziczone na poziomie wywołania instancji.

Przykład kodu:

public final class MyUtils {
    private MyUtils() {} // zapobiega tworzeniu instancji
}

Czy klasy narzędziowe mogą zawierać stan?

Nie. Jeśli klasa narzędziowa zawiera stan (pola instancyjne lub statyczne), narusza to zasadę tworzenia narzędzi, prowadzi do błędów wielowątkowych i pogarsza czytelność.

Czy można mockować metody statyczne klas narzędziowych podczas testowania?

Tylko za pomocą specjalnych narzędzi typu PowerMock, które sprawiają, że testy są bardziej skomplikowane i czasami niestabilne. W normalnych przypadkach podejście przyjazne DI z instancją jest preferowane do testów.

Typowe błędy i antywzorce

Naruszenie zasady pojedynczej odpowiedzialności: narzędzia zaczynają przechowywać stan.
Dziedziczenie lub rozszerzanie klas narzędziowych.
Używanie metod statycznych tam, gdzie wymagana jest uwaga na stan (np. serwisy biznesowe).

Przykład z życia

Negatywny przypadek

W projekcie wszystkie serwisy są realizowane przy pomocy metod statycznych. Wstrzykiwanie zależności jest niemożliwe, testy jednostkowe nie są izolowane, każdy test zależy od stanu środowiska.

Plusy:

Szybki start.
Prosta obsługa wywołań.

Minusy:

Brak testowalności.
Problemy z przydzieleniem odpowiedzialności.

Pozytywny przypadek

W serwisach stosuje się oddzielne klasy z wstrzykiwaniem zależności, przez interfejsy. Do przekształceń i prostych operacji wykorzystuje się oddzielne klasy narzędziowe bez stanu.