数据结构中经常见到的树形结构有什么实际的用途?

blueink_200451 2009-07-30 02:07:46
数据结构中经常见到的树形结构有什么实际的用途?
比如:红黑树,N叉树,B树,B+树。等等等等。。。

我的学习过程只停留在课本上,在计算机算法的实际应用中都是做什么的?举些例子吧。
越详细越好。谢谢指教。
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qq675927952 2009-08-02
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up LZ 好好学数据结构吧, 程序= 数据结构 + 算法
捧剑者 2009-08-01
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路由器的生成树。
superspring 2009-08-01
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B树可以用于组织索引,不管是文件索引还是数据库索引
supermax 2009-08-01
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学习下
gnikael 2009-08-01
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我觉得如果你不是做很底层的开发(比如操作系统,数据库之类的),也不是专门搞算法的,用处不会很大
事实上很多高级树结构都是为了数据库而开发的,因为数据库要很高的效率
SINCE1978 2009-08-01
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决策树
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[Quote=引用楼主 blueink_200451 的帖子:]
数据结构中经常见到的树形结构有什么实际的用途?
比如:红黑树,N叉树,B树,B+树。等等等等。。。

我的学习过程只停留在课本上,在计算机算法的实际应用中都是做什么的?举些例子吧。
越详细越好。谢谢指教。
[/Quote]

STL的map是红黑树。

还有比如输入法的生成词的算法也可以用树。
v风雪山神庙v 2009-07-30
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你会在后续课程里发现数据结构的重要性
比如,操作系统里关于内存管理,文件管理
数据库里关于物理模型
计算机网络里关于最短路径的求解
软件工程里关于关键工期的求解
等等等等

计算机研究生考生必考数据结构
你如果参加过一些编程竞赛,比如acm,topcoder等,对数据结构的重要性更是毋庸置疑
蒋晟 2009-07-30
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数据库里面的索引
blueink_200451 2009-07-30
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文件系统是B-树,这个我也知道。还有呢?
ToBeTough 2009-07-30
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我也听说的,听你说的,嘿嘿
[Quote=引用 2 楼 joanlynnlove 的回复:]
听说 stl中的map是红黑树实现的。
听说文件系统是B-树的思想。
[/Quote]
acdbxzyw 2009-07-30
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听说 stl中的map是红黑树实现的。
听说文件系统是B-树的思想。
黄金安魂曲 2009-07-30
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如果不是构建底层的算法,数据结构中的树、图,似乎真的没有什么用。掌握它们的唯一好处是能够应付面试,呵呵。

直观的比较,树就类似于开发中的菜单控件。你如果自己实现一个菜单,必须根据数据结构中学来的知识来构造算法,父是什么,子是什么,从顶层到底层该如何过去是最优的路径。问题是,现在菜单控件就已经是具备的,这些算法都有了。也许是一些函数,你调用一下就好了。

这些是我的一家之言。总之,艺多不压身,学习总是一个厚集薄发的过程。了解这些知识总没有坏处!
主要是介绍各种格式流行的软件设计模式,对于程序员的进一步提升起推进作用,有时间可以随便翻翻~~ 23种设计模式汇集 如果你还不了解设计模式是什么的话? 那就先看设计模式引言 ! 学习 GoF 设计模式的重要性 建筑和软件模式之异同 A. 创建模式 设计模式之 Singleton(单态/单件) 阎宏博士讲解:单例(Singleton)模式 保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点 设计模式之 Factory(工厂方法和抽象工厂) 使用工厂模式就象使用 new 一样频繁. 设计模式之 Builder 汽车由车轮 方向盘 发动机很多部件组成,同时,将这些部件组装成汽车也是一件复杂的工作,Builder 模式就是将这两 种情况分开进行。 设计模式之 Prototype(原型) 用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象。 B. 结构模式 设计模式之 Adapter(适配器) 使用类再生的两个方式:组合(new)和继承(extends),这个已经在 thinking in java提到过. 设计模式之 Proxy(代理) 以 Jive 为例,剖析代理模式在用户级别授权机制上的应用 设计模式之 Facade(门面?) 可扩展的使用 JDBC针对不同的数据库编程,Facade提供了一种灵活的实现. 设计模式之 Composite(组合) 就是将类用树形结构组合成一个单位.你向别人介绍你是某单位,你是单位的一个元素,别人和你做买卖,相当于 和单位做买卖。文章还对 Jive再进行了剖析。 设计模式之 Decorator(装饰器) Decorator 是个油漆工,给你的东东的外表刷上美丽的颜色. 设计模式之 Bridge(桥连) 将牛郎织女分开(本应在一起,分开他们,形成两个接口),在他们之间搭建一个桥(动态的结合) 设计模式之 Flyweight(共享元) 提供 Java运行性能,降低小而大量重复的类的开销. C. 行为模式 设计模式之 Command(命令) 什么是将行为封装,Command 是最好的说明. 设计模式之 Observer(观察者) 介绍如何使用 Java API 提供的现成 Observer 设计模式之 Iterator(迭代器) 这个模式已经被整合入Java的Collection.在大多数场合下无需自己制造一个Iterator,只要将对象装入Collection, 直接使用 Iterator 进行对象遍历。 设计模式之 Template(模板方法) 实际上向你介绍了为什么要使用 Java 抽象类,该模式原理简单,使用很普遍. 设计模式之 Strategy(策略) 不同算法各自封装,用户端可随意挑选需要的算法. 设计模式之 Chain of Responsibility(责任链) 各司其职的类串成一串,好象击鼓传花,当然如果自己能完成,就不要推委给下一个. 设计模式之 Mediator(介) Mediator 很象十字路口的红绿灯,每个车辆只需和红绿灯交互就可以. 设计模式之 State(状态) 状态是编程经常碰到的实例,将状态对象化,设立状态变换器,便可在状态轻松切换. 设计模式之 Memento(注释状态?) 很简单一个模式,就是在内存保留原来数据的拷贝. 设计模式之 Interpreter(解释器) 主要用来对语言的分析,应用机会不多. 设计模式之 Visitor(访问者) 访问者在进行访问时,完成一系列实质性操作,而且还可以扩展. 设计模式引言 设计面向对象软件比较困难,而设计可复用的面向对象软件就更加困难。你必须找到相关的对象,以适当的粒度将它们归 类,再定义类的接口和继承层次,建立对象之间的基本关系。你的设计应该对手头的问题有针对性,同时对将来的问题和需求 也要有足够的通用性。 你也希望避免重复设计或尽可能少做重复设计。有经验的面向对象设计者会告诉你,要一下子就得到复用性和灵活性好的设计, 即使不是不可能的至少也是非常困难的。一个设计在最终完成之前常要被复用好几次,而且每一次都有所修改。 有经验的面向对象设计者的确能做出良好的设计,而新手则面对众多选择无从下手,总是求助于以前使用过的非面向对象 技术。新手需要花费较长时间领会良好的面向对象设计是怎么回事。有经验的设计者显然知道一些新手所不知道的东西,这又 是什么呢? 内行的设计者知道:不是解决任何问题都要从头做起。他们更愿意复用以前使用过的解决方案。当找到一个好的解决方案,他 们会一遍又一遍地使用。这些经验是他们成为内行的部分原因。因此,你会在许多面向对象系统看到类和相互通信的对象( c o m m u n i c a t i n go b j e c t)的重复模式。这些模式解决特定的设计问题,使面向对象设计更灵活、优雅,最终复用性更 好。它们帮助设计者将新的设计建立在以往工作的基础上,复用以往成功的设计方案。 一个熟悉这些模式的设计者不需要再去发现它们,而能够立即将它们应用于设计问题。以下类比可以帮助说明这一点。 小说家和剧本作家很少从头开始设计剧情。他们总是沿袭一些业已存在的模式,像“悲剧性英雄”模式(《麦克白》、《哈姆雷特》 等)或“浪漫小说”模式(存在着无数浪漫小说)。同样地,面向对象设计员也沿袭一些模式,像“用对象表示状态”和“修饰对象以便 于你能容易地添加/删除属性”等。一旦懂得了模式,许多设计决策自然而然就产生了。 我们都知道设计经验的重要价值。你曾经多少次有过这种感觉—你已经解决过了一个问题但就是不能确切知道是在什么地 方或怎么解决的?如果你能记起以前问题的细节和怎么解决它的,你就可以复用以前的经验而不需要重新发现它。然而,我们 并没有很好记录下可供他人使用的软件设计经验。 学习 GoF设计模式的重要性 著名的 EJB 领域顶尖的专家 Richard Monson-Haefel 在其个人网站:www.EJBNow.com 极力推荐的 GoF 的《设计模式》,原文 如下: Design Patterns Most developers claim to experience an epiphany reading this book. If you've never read the Design Patterns book then you have suffered a very serious gap in your programming education that should be remedied immediately. 翻译: 很多程序员在读完这本书,宣布自己相当于经历了一次"主显节"(纪念那稣降生和受洗的双重节日),如果你从来没有读 过这本书,你会在你的程序教育生涯里存在一个严重裂沟,所以你应该立即挽救弥补! 可以这么说:GoF 设计模式是程序员真正掌握面向对象核心思想的必修课。虽然你可能已经通过了 SUN 的很多令人炫目的 技术认证,但是如果你没有学习掌握 GoF 设计模式,只能说明你还是一个技工。 在浏览《Thingking in Java》(第一版)时,你是不是觉得好象这还是一本 Java 基础语言书籍?但又不纯粹是,因为这本书的作 者将面向对象的思想巧妙的融合在 Java 的具体技术上,潜移默化的让你感觉到了一种新的语言和新的思想方式的诞生。 但是读完这本书,你对书这些蕴含的思想也许需要一种更明晰更系统更透彻的了解和掌握,那么你就需要研读 GoF 的《设 计模式》了。 《Thingking in Java》(第一版文)是这样描述设计模式的:他在由 Gamma, Helm 和 Johnson Vlissides 简称 Gang of Four(四人 帮),缩写 GoF 编著的《Design Patterns》一书被定义成一个“里程碑”。事实上,那本书现在已成为几乎所有 OOP(面向对象程 序设计)程序员都必备的参考书。(在国外是如此)。 GoF 的《设计模式》是所有面向对象语言(C++ Java C#)的基础,只不过不同的语言将之实现得更方便地使用。 GOF 的设计模式是一座"桥" 就 Java 语言体系来说,GOF 的设计模式是 Java 基础知识和 J2EE 框架知识之间一座隐性的"桥"。 会 Java 的人越来越多,但是一直徘徊在语言层次的程序员不在少数,真正掌握 Java 接口或抽象类的应用不是很多,大家 经常以那些技术只适合大型项目为由,避开或忽略它们,实际,Java 的接口或抽象类是真正体现 Java 思想的核心所在,这些 你都将在 GoF 的设计模式里领略到它们变幻无穷的魔力。 GoF 的设计模式表面上好象也是一种具体的"技术",而且新的设计模式不断在出现,设计模式自有其自己的发展轨道,而这 些好象和 J2EE .Net 等技术也无关! 实际上,GoF 的设计模式并不是一种具体"技术",它讲述的是思想,它不仅仅展示了接口或抽象类在实际案例的灵活应用 和智慧,让你能够真正掌握接口或抽象类的应用,从而在原来的 Java 语言基础上跃进一步,更重要的是,GoF 的设计模式反复 向你强调一个宗旨:要让你的程序尽可能的可重用。 这其实在向一个极限挑战:软件需求变幻无穷,计划没有变化快,但是我们还是要寻找出不变的东西,并将它和变化的东 西分离开来,这需要非常的智慧和经验。 而 GoF 的设计模式是在这方面开始探索的一块里程碑。 J2EE 等属于一种框架软件,什么是框架软件?它不同于我们以前接触的 Java API 等,那些属于 Toolkist(工具箱),它不再被动 的被使用,被调用,而是深刻的介入到一个领域去,J2EE 等框架软件设计的目的是将一个领域不变的东西先定义好,比如 整体结构和一些主要职责(如数据库操作 事务跟踪 安全等),剩余的就是变化的东西,针对这个领域具体应用产生的具体不同 的变化需求,而这些变化东西就是 J2EE 程序员所要做的。 由此可见,设计模式和 J2EE 在思想和动机上是一脉相承,只不过 1.设计模式更抽象,J2EE 是具体的产品代码,我们可以接触到,而设计模式在对每个应用时才会产生具体代码。 2.设计模式是比 J2EE 等框架软件更小的体系结构,J2EE 许多具体程序都是应用设计模式来完成的,当你深入到 J2EE 的内 部代码研究时,这点尤其明显,因此,如果你不具备设计模式的基础知识(GoF 的设计模式),你很难快速的理解 J2EE。不能理解 J2EE,如何能灵活应用? 3.J2EE 只是适合企业计算应用的框架软件,但是 GoF 的设计模式几乎可以用于任何应用!因此 GoF 的设计模式应该是 J2EE 的重要理论基础之一。 所以说,GoF 的设计模式是 Java 基础知识和 J2EE 框架知识之间一座隐性的"桥"。为什么说隐性的? GOF 的设计模式是一座隐性的"桥" 因为很多人没有注意到这点,学完 Java 基础语言就直接去学 J2EE,有的甚至鸭子赶架,直接使用起 Weblogic 等具体 J2EE 软 件,一段时间下来,发现不过如此,挺简单好用,但是你真正理解 J2EE 了吗?你在具体案例的应用是否也是在延伸 J2EE 的思 想? 如果你不能很好的延伸 J2EE 的思想,那你岂非是大炮轰蚊子,认识到 J2EE 不是适合所有场合的人至少是明智的,但我们更 需要将 J2EE 用对地方,那么只有理解 J2EE 此类框架软件的精髓,那么你才能真正灵活应用 Java 解决你的问题,甚至构架出你自 己企业的框架来。(我们不能总是使用别人设定好的框架,为什么不能有我们自己的框架?) 因此,首先你必须掌握 GoF 的设计模式。虽然它是隐性,但不是可以越过的。 关于本站“设计模式” Java 提供了丰富的 API,同时又有强大的数据库系统作底层支持,那么我们的编程似乎变成了类似积木的简单"拼凑"和调用, 甚至有人提倡"蓝领程序员",这些都是对现代编程技术的不了解所至. 在真正可复用的面向对象编程,GoF 的《设计模式》为我们提供了一套可复用的面向对象技术,再配合 Refactoring(重构方法), 所以很少存在简单重复的工作,加上Java 代码的精炼性和面向对象纯洁性(设计模式是 java 的灵魂),编程工作将变成一个让你时刻 体验创造快感的激动人心的过程. 为能和大家能共同探讨"设计模式",我将自己在学习的心得写下来,只是想帮助更多人更容易理解 GoF 的《设计模式》。由 于原著都是以C++为例, 以Java为例的设计模式基本又都以图形应用为例,而我们更关心Java在间件等服务器方面的应用,因此, 本站所有实例都是非图形应用,并且顺带剖析 Jive论坛系统.同时为降低理解难度,尽量避免使用 UML 图. 如果你有一定的面向对象编程经验,你会发现其某些设计模式你已经无意识的使用过了;如果你是一个新手,那么从开始就 培养自己良好的编程习惯(让你的的程序使用通用的模式,便于他人理解;让你自己减少重复性的编程工作),这无疑是成为一个优秀 程序员的必备条件. 整个设计模式贯穿一个原理:面对接口编程,而不是面对实现.目标原则是:降低耦合,增强灵活性. 建筑和软件模式之异同 CSDN 的透明特别推崇《建筑的永恒之道》,认为从探寻到软件的永恒之道,并就"设计模式"写了专门文章《探寻软件的永恒 之道 》,其很多观点我看了很受启发,以前我也将"设计模式" 看成一个简单的解决方案,没有从一种高度来看待"设计模式"在软 件地位,下面是我自己的一些想法: 建筑和软件某些地方是可以来比喻的 特别是国传统建筑,那是很讲模式的,这些都是传统文化使然,比如京剧 一招一式都有套路;国画,也有套路,树应该怎么画 法?有几种画法?艺术大家通常是创造出自己的套路,比如明末清初,水墨画法开始成熟,这时画树就不用勾勒这个模式了,而是一笔 下去,浓淡几个叶子,待毛笔的水墨要干枯时,画一下树干,这样,一个活生写意的树就画出来. 我上面这些描述其实都是一种模式,创建模式的人是大师,但是拘泥于模式的人永远是工匠. 再回到传统建筑,国的传统建筑是过分注重模式了,所以建筑风格发展不大,基本分南北两派,大家有个感觉,旅游时,到南 方,你发现古代名居建筑都差不多;北方由于受满人等少数民族的影响,在建筑色彩上有些与南方迥异,但是很多细节地方都差不多. 这些都是模式的体现. 由于建筑受材料和功用以及费用的影响,所用模式种类不多,这点是和软件很大的不同. 正因为这点不同,导致建筑的管理模式和软件的管理模式就有很多不同, 有些人认识不到这点,就产生了可以大量使用"软件 蓝领"的想法,因为他羡慕建筑"民工"的低成本. 要知道软件还有一个与建筑截然相反的责任和用途,那就是:现代社会,计划感不上变化,竞争激烈,所有一切变幻莫测,要应 付所有这些变化,首推信息技术的软件,只有软件能够帮助人类去应付各种变化.而这点正好与建筑想反,建筑是不能帮助人类去 应付变化的,(它自己反而要求稳固,老老实实帮助人遮风避雨,总不能叫人类在露天或树叶下打开电脑编软件吧). 软件要帮助人类去应付变化,这是软件的首要责任,所以,软件模式产生的目的就和建筑不一样了,建筑的模式产生可以因 为很多原因:建筑大师的创意;材料的革新等;建筑这些模式一旦产生,容易发生另外一个缺点,就是有时会阻碍建筑本身的发展, 因为很多人会不思创造,反复使用老的模式进行设计,阻碍建筑的发展. 但是在软件,这点正好相反,软件模式的产生是因为变化的东西太多,为减轻人类的负担,将一些不变的东西先用模式固化,这 样让人类可以更加集精力对付变化的东西,所以在软件大量反复使用模式(我个人认为这样的软件就叫框架软件了,比如J2EE), 不但没阻碍软件的发展,反而是推动了软件的发展.因为其他使用这套软件的人就可以将更多精力集在对付那些无法用模式的 应用上来. 可以关于建筑和软件的模式作用可以总结如下: 在软件,模式是帮助人类向"变化"战斗,但是在软件还需要和'变化'直接面对面战斗的武器:人的思维,特别是创造 分析思 维等等,这些是软件真正的灵魂,这种思维可以说只要有实践需求(如有新项目)就要求发生,发生频度高,人类的创造或分析思 维决定了软件的质量和特点。 而在建筑,模式可以构成建筑全部知识,当有新的需求(如有新项目),一般使用旧的模式都可以完成,因此对人类的创造以 及分析思维不是每个项目都必须的,也不是非常重要的,对创造性的思维的需求只是属于锦上添花(除非人类以后离开地球居 住了〕。 设计模式之 Singleton(单态) 模式实战书籍《Java实用系统开发指南》 单态定义: Singleton 模式主要作用是保证在 Java 应用程序,一个类 Class 只有一个实例存在。 在很多操作,比如建立目录 数据库连接都需要这样的单线程操作。 还有, singleton 能够被状态化; 这样,多个单态类在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务,比如,你要论坛的 帖子计数器,每次浏览一次需要计数,单态类能否保持住这个计数,并且能 synchronize 的安全自动加 1,如果你要把这个数字 永久保存到数据库,你可以在不修改单态接口的情况下方便的做到。 另外方面,Singleton 也能够被无状态化。提供工具性质的功能, Singleton 模式就为我们提供了这样实现的可能。使用 Singleton 的好处还在于可以节省内存,因为它限制了实例的个数,有 利于 Java 垃圾回收(garbage collection)。 我们常常看到工厂模式类装入器(class loader)也用 Singleton 模式实现的,因为被装入的类实际也属于资源。 如何使用? 一般 Singleton 模式通常有几种形式: public class Singleton { private Singleton(){} //在自己内部定义自己一个实例,是不是很奇怪? //注意这是 private 只供内部调用 private static Singleton instance = new Singleton(); //这里提供了一个供外部访问本 class 的静态方法,可以直接访问 public static Singleton getInstance() { return instance; } } 第二种形式: public class Singleton { private static Singleton instance = null; public static synchronized Singleton getInstance() { //这个方法比上面有所改进,不用每次都进行生成对象,只是第一次 //使用时生成实例,提高了效率! if (instance==null) instance=new Singleton(); return instance; } } 使用 Singleton.getInstance()可以访问单态类。 上面第二形式是 lazy initialization,也就是说第一次调用时初始 Singleton,以后就不用再生成了。 注意到 lazy initialization 形式的 synchronized,这个 synchronized 很重要,如果没有 synchronized,那么使用 getInstance() 是有可能得到多个 Singleton 实例。关于 lazy initialization 的 Singleton 有很多涉及 double-checked locking (DCL)的讨论,有兴趣者 进一步研究。 一般认为第一种形式要更加安全些。 使用 Singleton 注意事项: 有时在某些情况下,使用 Singleton 并不能达到 Singleton 的目的,如有多个 Singleton 对象同时被不同的类装入器装载;在 EJB 这样的分布式系统使用也要注意这种情况,因为 EJB 是跨服务器,跨 JVM 的。 我们以 SUN 公司的宠物店源码(Pet Store 1.3.1)的 ServiceLocator 为例稍微分析一下: 在 Pet Store ServiceLocator 有两种,一个是 EJB 目录下;一个是 WEB 目录下,我们检查这两个 ServiceLocator 会发现内容 差不多,都是提供 EJB 的查询定位服务,可是为什么要分开呢?仔细研究对这两种 ServiceLocator 才发现区别:在 WEB 的 ServiceLocator 的采取 Singleton 模式,ServiceLocator 属于资源定位,理所当然应该使用 Singleton 模式。但是在 EJB ,Singleton 模式已经失去作用,所以 ServiceLocator 才分成两种,一种面向 WEB 服务的,一种是面向 EJB 服务的。 Singleton 模式看起来简单,使用方法也很方便,但是真正用好,是非常不容易,需要对 Java 的类 线程 内存等概念有相当 的了解。 总之:如果你的应用基于容器,那么 Singleton 模式少用或者不用,可以使用相关替代技术。 进一步深入可参考: Double-checked locking and the Singleton pattern When is a singleton not a singleton? 设计模式如何在具体项目应用见《Java 实用系统开发指南》。 设计模式之 Factory 工厂模式定义:提供创建对象的接口. 为何使用? 工厂模式是我们最常用的模式了,著名的Jive论坛 ,就大量使用了工厂模式,工厂模式在Java程序系统可以说是随处可见。 为什么工厂模式是如此常用?因为工厂模式就相当于创建实例对象的 new,我们经常要根据类 Class 生成实例对象,如 A a=new A() 工厂模式也是用来创建实例对象的,所以以后 new时就要多个心眼,是否可以考虑实用工厂模式,虽然这样做, 可能多做一些工作,但会给你系统带来更大的可扩展性和尽量少的修改量。 我们以类 Sample为例, 如果我们要创建 Sample的实例对象: Sample sample=new Sample(); 可是,实际情况是,通常我们都要在创建 sample实例时做点初始化的工作,比如赋值 查询数据库等。 首先,我们想到的是,可以使用 Sample的构造函数,这样生成实例就写成: Sample sample=new Sample(参数); 但是,如果创建 sample 实例时所做的初始化工作不是象赋值这样简单的事,可能是很长一段代码,如果也写入构造函数 ,那你的代码很难看了(就需要 Refactor 重整)。 为什么说代码很难看,初学者可能没有这种感觉,我们分析如下,初始化工作如果是很长一段代码,说明要做的工作很多, 将很多工作装入一个方法,相当于将很多鸡蛋放在一个篮子里,是很危险的,这也是有背于 Java 面向对象的原则,面向对象 的封装(Encapsulation)和分派(Delegation)告诉我们,尽量将长的代码分派“切割”成每段,将每段再“封装”起来(减少段和段 之间偶合联系性),这样,就会将风险分散,以后如果需要修改,只要更改每段,不会再发生牵一动百的事情。 在本例,首先,我们需要将创建实例的工作与使用实例的工作分开, 也就是说,让创建实例所需要的大量初始化工作从 Sample的构造函数分离出去。 这时我们就需要 Factory 工厂模式来生成对象了,不能再用上面简单 new Sample(参数)。还有,如果 Sample 有个继承 如 MySample, 按照面向接口编程,我们需要将 Sample 抽象成一个接口.现在 Sample 是接口,有两个子类 MySample 和 HisSample .我们要实例化他们时,如下: Sample mysample=new MySample(); Sample hissample=new HisSample(); 随着项目的深入,Sample可能还会"生出很多儿子出来", 那么我们要对这些儿子一个个实例化,更糟糕的是,可能还要对以 前的代码进行修改:加入后来生出儿子的实例.这在传统程序是无法避免的. 但如果你一开始就有意识使用了工厂模式,这些麻烦就没有了. 工厂方法 你会建立一个专门生产 Sample实例的工厂: public class Factory{ public static Sample creator(int which){ //getClass 产生 Sample 一般可使用动态类装载装入类。 if (which==1) return new SampleA(); else if (which==2) return new SampleB(); } } 那么在你的程序,如果要实例化 Sample 时.就使用 Sample sampleA=Factory.creator(1); 这样,在整个就不涉及到 Sample 的具体子类,达到封装效果,也就减少错误修改的机会,这个原理可以用很通俗的话来比喻: 就是具体事情做得越多,越容易范错误.这每个做过具体工作的人都深有体会,相反,官做得越高,说出的话越抽象越笼统,范错误可 能性就越少.好象我们从编程序也能悟出人生道理?呵呵. 使用工厂方法 要注意几个角色,首先你要定义产品接口,如上面的 Sample,产品接口下有 Sample接口的实现类,如 SampleA,其次要有一个 factory 类,用来生成产品 Sample,如下图,最右边是生产的对象 Sample: 进一步稍微复杂一点,就是在工厂类上进行拓展,工厂类也有继承它的实现类 concreteFactory 了。 抽象工厂 工厂模式有: 工厂方法(Factory Method) 抽象工厂(Abstract Factory). 这两个模式区别在于需要创建对象的复杂程度上。如果我们创建对象的方法变得复杂了,如上面工厂方法是创建一个对象 Sample,如果我们还有新的产品接口 Sample2. 这里假设:Sample有两个 concrete 类 SampleA 和 SamleB,而 Sample2 也有两个 concrete类 Sample2A 和 SampleB2 那么,我们就将上例 Factory 变成抽象类,将共同部分封装在抽象类,不同部分使用子类实现,下面就是将上例的 Factory 拓展成抽象工厂: public abstract class Factory{ public abstract Sample creator(); public abstract Sample2 creator(String name); } public class SimpleFactory extends Factory{ public Sample creator(){ ......... return new SampleA } public Sample2 creator(String name){ ......... return new Sample2A } } public class BombFactory extends Factory{ public Sample creator(){ ...... return new SampleB } public Sample2 creator(String name){ ...... return new Sample2B } } 从上面看到两个工厂各自生产出一套 Sample和 Sample2,也许你会疑问,为什么我不可以使用两个工厂方法来分别生产 Sample和 Sample2? 抽象工厂还有另外一个关键要点,是因为 SimpleFactory 内,生产 Sample和生产 Sample2 的方法之间有一定联系, 所以才要将这两个方法捆绑在一个类,这个工厂类有其本身特征,也许制造过程是统一的,比如:制造工艺比较简单,所以 名称叫 SimpleFactory。 在实际应用,工厂方法用得比较多一些,而且是和动态类装入器组合在一起应用, 举例 我们以 Jive的 ForumFactory 为例,这个例子在前面的 Singleton 模式我们讨论过,现在再讨论其工厂模式: public abstract class ForumFactory { private static Object initLock = new Object(); private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory"; private static ForumFactory factory = null; public static ForumFactory getInstance(Authorization authorization) { //If no valid authorization passed in, return null. if (authorization == null) { return null; } //以下使用了 Singleton 单态模式 if (factory == null) { synchronized(initLock) { if (factory == null) { ...... try { //动态转载类 Class c = Class.forName(className); factory = (ForumFactory)c.newInstance(); } catch (Exception e) { return null; } } } } //Now, 返回 proxy.用来限制授权对 forum 的访问 return new ForumFactoryProxy(authorization, factory, factory.getPermissions(authorization)); } //真正创建 forum 的方法由继承 forumfactory 的子类去完成. public abstract Forum createForum(String name, String description) throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException; .... } 因为现在的 Jive是通过数据库系统存放论坛帖子等内容数据,如果希望更改为通过文件系统实现,这个工厂方法 ForumFactory 就提供了提供动态接口: private static String className = "com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory"; 你可以使用自己开发的创建 forum 的方法代替 com.jivesoftware.forum.database.DbForumFactory 就可以. 在上面的一段代码一共用了三种模式,除了工厂模式外,还有 Singleton 单态模式,以及 proxy模式,proxy 模式主要用来 授权用户对 forum 的访问,因为访问 forum 有两种人:一个是注册用户 一个是游客 guest,那么那么相应的权限就不一样,而且 这个权限是贯穿整个系统的,因此建立一个 proxy,类似网关的概念,可以很好的达到这个效果. 看看 Java 宠物店的 CatalogDAOFactory: public class CatalogDAOFactory { /** * 本方法制定一个特别的子类来实现 DAO 模式。 * 具体子类定义是在 J2EE 的部署描述器。 */ public static CatalogDAO getDAO() throws CatalogDAOSysException { CatalogDAO catDao = null; try { InitialContext ic = new InitialContext(); //动态装入 CATALOG_DAO_CLASS //可以定义自己的 CATALOG_DAO_CLASS,从而在无需变更太多代码 //的前提下,完成系统的巨大变更。 String className =(String) ic.lookup(JNDINames.CATALOG_DAO_CLASS); catDao = (CatalogDAO) Class.forName(className).newInstance(); } catch (NamingException ne) { throw new CatalogDAOSysException(" CatalogDAOFactory.getDAO: NamingException while getting DAO type : \n" + ne.getMessage()); } catch (Exception se) { throw new CatalogDAOSysException(" CatalogDAOFactory.getDAO: Exception while getting DAO type : \n" + se.getMessage()); } return catDao; } } CatalogDAOFactory 是典型的工厂方法, catDao 是通过动态类装入器 className 获得 CatalogDAOFactory 具体实现 子类,这个实现子类在 Java 宠物店是用来操作 catalog 数据库,用户可以根据数据库的类型不同,定制自己的具体实现子类, 将自己的子类名给与 CATALOG_DAO_CLASS 变量就可以。 由此可见,工厂方法确实为系统结构提供了非常灵活强大的动态扩展机制,只要我们更换一下具体的工厂方法,系统其他 地方无需一点变换,就有可能将系统功能进行改头换面的变化。 设计模式之 Builder Builder 模式定义: 将一个复杂对象的构建与它的表示分离,使得同样的构建过程可以创建不同的表示. Builder 模式是一步一步创建一个复杂的对象,它允许用户可以只通过指定复杂对象的类型和内容就可以构建它们.用户不知 道内部的具体构建细节.Builder 模式是非常类似抽象工厂模式,细微的区别大概只有在反复使用才能体会到. 为何使用? 是为了将构建复杂对象的过程和它的部件解耦.注意: 是解耦过程和部件. 因为一个复杂的对象,不但有很多大量组成部分,如汽车,有很多部件:车轮 方向盘 发动机还有各种小零件等等,部件很多,但 远不止这些,如何将这些部件装配成一辆汽车,这个装配过程也很复杂(需要很好的组装技术),Builder 模式就是为了将部件和组装 过程分开. 如何使用? 首先假设一个复杂对象是由多个部件组成的,Builder 模式是把复杂对象的创建和部件的创建分别开来,分别用 Builder 类和 Director 类来表示. 首先,需要一个接口,它定义如何创建复杂对象的各个部件: public interface Builder { //创建部件 A 比如创建汽车车轮 void buildPartA(); //创建部件 B 比如创建汽车方向盘 void buildPartB(); //创建部件 C 比如创建汽车发动机 void buildPartC(); //返回最后组装成品结果 (返回最后装配好的汽车) //成品的组装过程不在这里进行,而是转移到下面的 Director 类进行. //从而实现了解耦过程和部件 Product getResult(); } 用 Director 构建最后的复杂对象,而在上面 Builder 接口封装的是如何创建一个个部件(复杂对象是由这些部件组成的),也就 是说 Director 的内容是如何将部件最后组装成成品: public class Director { private Builder builder; public Director( Builder builder ) { this.builder = builder; } // 将部件 partA partB partC 最后组成复杂对象 //这里是将车轮 方向盘和发动机组装成汽车的过程 public void construct() { builder.buildPartA(); builder.buildPartB(); builder.buildPartC(); } } Builder 的具体实现 ConcreteBuilder: 通过具体完成接口 Builder 来构建或装配产品的部件; 定义并明确它所要创建的是什么具体东西; 提供一个可以重新获取产品的接口: public class ConcreteBuilder implements Builder { Part partA, partB, partC; public void buildPartA() { //这里是具体如何构建 partA 的代码 }; public void buildPartB() { //这里是具体如何构建 partB 的代码 }; public void buildPartC() { //这里是具体如何构建 partB 的代码 }; public Product getResult() { //返回最后组装成品结果 }; } 复杂对象:产品 Product: public interface Product { } 复杂对象的部件: public interface Part { } 我们看看如何调用 Builder 模式: ConcreteBuilder builder = new ConcreteBuilder(); Director director = new Director( builder ); director.construct(); Product product = builder.getResult(); Builder 模式的应用 在 Java 实际使用,我们经常用到"池"(Pool)的概念,当资源提供者无法提供足够的资源,并且这些资源需要被很多用户反复共 享时,就需要使用池. "池"实际是一段内存,当池有一些复杂的资源的"断肢"(比如数据库的连接池,也许有时一个连接会断),如果循环再利用这 些"断肢",将提高内存使用效率,提高池的性能.修改 Builder 模式 Director 类使之能诊断"断肢"断在哪个部件上,再修复这个部件. 设计模式之 Prototype(原型) 原型模式定义: 用原型实例指定创建对象的种类,并且通过拷贝这些原型创建新的对象. Prototype模式允许一个对象再创建另外一个可定制的对象,根本无需知道任何如何创建的细节,工作原理是:通过将一个 原型对象传给那个要发动创建的对象,这个要发动创建的对象通过请求原型对象拷贝它们自己来实施创建。 如何使用? 因为 Java 的提供 clone()方法来实现对象的克隆,所以 Prototype模式实现一下子变得很简单. 以勺子为例: public abstract class AbstractSpoon implements Cloneable { String spoonName; public void setSpoonName(String spoonName) {this.spoonName = spoonName;} public String getSpoonName() {return this.spoonName;} public Object clone() { Object object = null; try { object = super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException exception) { System.err.println("AbstractSpoon is not Cloneable"); } return object; } } 有个具体实现(ConcretePrototype): public class SoupSpoon extends AbstractSpoon { public SoupSpoon() { setSpoonName("Soup Spoon"); } } 调用 Prototype 模式很简单: AbstractSpoon spoon = new SoupSpoon(); AbstractSpoon spoon2 = spoon.clone(); 当然也可以结合工厂模式来创建 AbstractSpoon 实例。 在 Java Prototype 模式变成 clone()方法的使用,由于 Java 的纯洁的面向对象特性,使得在 Java 使用设计模式变 得很自然,两者已经几乎是浑然一体了。这反映在很多模式上,如 Interator 遍历模式。 设计模式之 Adapter(适配器) 适配器模式定义: 将两个不兼容的类纠合在一起使用,属于结构型模式,需要有 Adaptee(被适配者)和 Adaptor(适配器)两个身份. 为何使用? 我们经常碰到要将两个没有关系的类组合在一起使用,第一解决方案是:修改各自类的接口,但是如果我们没有源代码,或 者,我们不愿意为了一个应用而修改各自的接口。 怎么办? 使用 Adapter,在这两种接口之间创建一个混合接口(混血儿). 如何使用? 实现 Adapter 方式,其实"think in Java"的"类再生"一节已经提到,有两种方式:组合(composition)和继承 (inheritance). 假设我们要打桩,有两种类:方形桩 圆形桩. public class SquarePeg{ public void insert(String str){ System.out.println("SquarePeg insert():"+str); } } public class RoundPeg{ public void insertIntohole(String msg){ System.out.println("RoundPeg insertIntoHole():"+msg); } } 现在有一个应用,需要既打方形桩,又打圆形桩.那么我们需要将这两个没有关系的类综合应用.假设 RoundPeg 我们没有源 代码,或源代码我们不想修改,那么我们使用 Adapter 来实现这个应用: public class PegAdapter extends SquarePeg{ private RoundPeg roundPeg; public PegAdapter(RoundPeg peg)(this.roundPeg=peg;) public void insert(String str){ roundPeg.insertIntoHole(str);} } 在上面代码,RoundPeg 属于 Adaptee,是被适配者.PegAdapter 是 Adapter,将 Adaptee(被适配者 RoundPeg)和 Target(目标 SquarePeg)进行适配.实际上这是将组合方法(composition)和继承(inheritance)方法综合运用. PegAdapter 首先继承 SquarePeg,然后使用 new 的组合生成对象方式,生成 RoundPeg 的对象 roundPeg,再重载父 类 insert()方法。从这里,你也了解使用 new生成对象和使用 extends 继承生成对象的不同,前者无需对原来的类修改,甚至无 需要知道其内部结构和源代码. 如果你有些 Java 使用的经验,已经发现,这种模式经常使用。 进一步使用 上面的 PegAdapter 是继承了 SquarePeg,如果我们需要两边继承,即继承 SquarePeg 又继承 RoundPeg,因为 Java 不允许多继承,但是我们可以实现(implements)两个接口(interface) public interface IRoundPeg{ public void insertIntoHole(String msg); } public interface ISquarePeg{ public void insert(String str); } 下面是新的 RoundPeg 和 SquarePeg, 除了实现接口这一区别,和上面的没什么区别。 public class SquarePeg implements ISquarePeg{ public void insert(String str){ System.out.println("SquarePeg insert():"+str); } } public class RoundPeg implements IRoundPeg{ public void insertIntohole(String msg){ System.out.println("RoundPeg insertIntoHole():"+msg); } } 下面是新的 PegAdapter,叫做 two-way adapter: public class PegAdapter implements IRoundPeg,ISquarePeg{ private RoundPeg roundPeg; private SquarePeg squarePeg; // 构造方法 public PegAdapter(RoundPeg peg){this.roundPeg=peg;} // 构造方法 public PegAdapter(SquarePeg peg)(this.squarePeg=peg;) public void insert(String str){ roundPeg.insertIntoHole(str);} } 还有一种叫 Pluggable Adapters,可以动态的获取几个 adapters 一个。使用 Reflection 技术,可以动态的发现类的 Public 方法。 设计模式之 Proxy(代理) 理解并使用设计模式,能够培养我们良好的面向对象编程习惯,同时在实际应用,可以如鱼得水,享受游刃有余的乐趣. 代理模式是比较有用途的一种模式,而且变种较多,应用场合覆盖从小结构到整个系统的大结构,Proxy 是代理的意思,我们 也许有代理服务器等概念,代理概念可以解释为:在出发点到目的地之间有一道间层,意为代理. 设计模式定义: 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问. 为什么要使用 Proxy? 1.授权机制 不同级别的用户对同一对象拥有不同的访问权利,如 Jive 论坛系统,就使用 Proxy 进行授权机制控制,访问 论坛有两种人:注册用户和游客(未注册用户),Jive 就通过类似 ForumProxy 这样的代理来控制这两种用户对论坛的访问权 限. 2.某个客户端不能直接操作到某个对象,但又必须和那个对象有所互动. 举例两个具体情况: (1)如果那个对象是一个是很大的图片,需要花费很长时间才能显示出来,那么当这个图片包含在文档时,使用编辑器或浏 览器打开这个文档,打开文档必须很迅速,不能等待大图片处理完成,这时需要做个图片 Proxy 来代替真正的图片. (2)如果那个对象在 Internet 的某个远端服务器上,直接操作这个对象因为网络速度原因可能比较慢,那我们可以先用 Proxy来代替那个对象. 总之原则是,对于开销很大的对象,只有在使用它时才创建,这个原则可以为我们节省很多宝贵的 Java 内存. 所以,有些人认 为 Java 耗费资源内存,我以为这和程序编制思路也有一定的关系. 如何使用 Proxy? 以 Jive 论坛系统为例,访问论坛系统的用户有多种类型:注册普通用户 论坛管理者 系统管理者 游客,注册普通用户才能发 言;论坛管理者可以管理他被授权的论坛;系统管理者可以管理所有事务等,这些权限划分和管理是使用 Proxy完成的. Forum 是 Jive的核心接口,在 Forum 陈列了有关论坛操作的主要行为,如论坛名称 论坛描述的获取和修改,帖子发表删 除编辑等. 在 ForumPermissions 定义了各种级别权限的用户: public class ForumPermissions implements Cacheable { /** * Permission to read object. */ public static final int READ = 0; /** * Permission to administer the entire sytem. */ public static final int SYSTEM_ADMIN = 1; /** * Permission to administer a particular forum. */ public static final int FORUM_ADMIN = 2; /** * Permission to administer a particular user. */ public static final int USER_ADMIN = 3; /** * Permission to administer a particular group. */ public static final int GROUP_ADMIN = 4; /** * Permission to moderate threads. */ public static final int MODERATE_THREADS = 5; /** * Permission to create a new thread. */ public static final int CREATE_THREAD = 6; /** * Permission to create a new message. */ public static final int CREATE_MESSAGE = 7; /** * Permission to moderate messages. */ public static final int MODERATE_MESSAGES = 8; ..... public boolean isSystemOrForumAdmin() { return (values[FORUM_ADMIN] || values[SYSTEM_ADMIN]); } ..... } 因此,Forum 各种操作权限是和 ForumPermissions 定义的用户级别有关系的,作为接口 Forum 的实现:ForumProxy 正是将这种对应关系联系起来.比如,修改 Forum 的名称,只有论坛管理者或系统管理者可以修改,代码如下: public class ForumProxy implements Forum { private ForumPermissions permissions; private Forum forum; this.authorization = authorization; public ForumProxy(Forum forum, Authorization authorization, ForumPermissions permissions) { this.forum = forum; this.authorization = authorization; this.permissions = permissions; } ..... public void setName(String name) throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException { //只有是系统或论坛管理者才可以修改名称 if (permissions.isSystemOrForumAdmin()) { forum.setName(name); } else { throw new UnauthorizedException(); } } ... } 而 DbForum 才是接口 Forum 的真正实现,以修改论坛名称为例: public class DbForum implements Forum, Cacheable { ... public void setName(String name) throws ForumAlreadyExistsException { .... this.name = name; //这里真正将新名称保存到数据库 saveToDb(); .... } ... } 凡是涉及到对论坛名称修改这一事件,其他程序都首先得和ForumProxy打交道,由ForumProxy决定是否有权限做某一样 事情,ForumProxy 是个名副其实的"网关","安全代理系统". 在平时应用,无可避免总要涉及到系统的授权或安全体系,不管你有无意识的使用 Proxy,实际你已经在使用 Proxy了. 我们继续结合 Jive谈入深一点,下面要涉及到工厂模式了,如果你不了解工厂模式,请看我的另外一篇文章:设计模式之 Factory 我们已经知道,使用 Forum 需要通过 ForumProxy,Jive 创建一个 Forum 是使用 Factory 模式,有一个总的抽象类 ForumFactory,在这个抽象类,调用 ForumFactory 是通过 getInstance()方法实现,这里使用了 Singleton(也是设计模式 之一,由于介绍文章很多,我就不写了),getInstance()返回的是 ForumFactoryProxy. 为什么不返回 ForumFactory,而返回 ForumFactory 的实现 ForumFactoryProxy? 原因是明显的,需要通过代理确定是否有权限创建 forum. 在 ForumFactoryProxy 我们看到代码如下: public class ForumFactoryProxy extends ForumFactory { protected ForumFactory factory; protected Authorization authorization; protected ForumPermissions permissions; public ForumFactoryProxy(Authorization authorization, ForumFactory factory, ForumPermissions permissions) { this.factory = factory; this.authorization = authorization; this.permissions = permissions; } public Forum createForum(String name, String description) throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException { //只有系统管理者才可以创建 forum if (permissions.get(ForumPermissions.SYSTEM_ADMIN)) { Forum newForum = factory.createForum(name, description); return new ForumProxy(newForum, authorization, permissions); } else { throw new UnauthorizedException(); } } 方法 createForum 返回的也是 ForumProxy, Proxy 就象一道墙,其他程序只能和 Proxy交互操作. 注意到这里有两个 Proxy:ForumProxy 和 ForumFactoryProxy. 代表两个不同的职责:使用 Forum 和创建 Forum; 至于为什么将使用对象和创建对象分开,这也是为什么使用 Factory 模式的原因所在:是为了"封装" "分派";换句话说,尽可 能功能单一化,方便维护修改. Jive论坛系统其他如帖子的创建和使用,都是按照 Forum 这个思路而来的. 以上我们讨论了如何使用Proxy进行授权机制的访问,Proxy还可以对用户隐藏另外一种称为copy-on-write的优化方式. 拷贝一个庞大而复杂的对象是一个开销很大的操作,如果拷贝过程,没有对原来的对象有所修改,那么这样的拷贝开销就没有必 要.用代理延迟这一拷贝过程. 比如:我们有一个很大的 Collection,具体如 hashtable,有很多客户端会并发同时访问它.其一个特别的客户端要进行连 续的数据获取,此时要求其他客户端不能再向 hashtable 增加或删除 东东. 最直接的解决方案是:使用 collection 的 lock,让这特别的客户端获得这个 lock,进行连续的数据获取,然后再释放 lock. public void foFetches(Hashtable ht){ synchronized(ht){ //具体的连续数据获取动作.. } } 但是这一办法可能锁住 Collection 会很长时间,这段时间,其他客户端就不能访问该 Collection 了. 第二个解决方案是clone这个Collection,然后让连续的数据获取针对clone出来的那个Collection操作.这个方案前提是, 这个 Collection 是可 clone的,而且必须有提供深度 clone的方法.Hashtable 就提供了对自己的 clone方法,但不是 Key和 value对象的 clone,关于 Clone含义可以参考专门文章. public void foFetches(Hashtable ht){ Hashttable newht=(Hashtable)ht.clone(); } 问题又来了,由于是针对clone出来的对象操作,如果原来的母体被其他客户端操作修改了, 那么对clone出来的对象操作就 没有意义了. 最后解决方案:我们可以等其他客户端修改完成后再进行 clone,也就是说,这个特别的客户端先通过调用一个叫 clone的方 法来进行一系列数据获取操作.但实际上没有真正的进行对象拷贝,直至有其他客户端修改了这个对象 Collection. 使用 Proxy实现这个方案.这就是 copy-on-write操作. Proxy应用范围很广,现在流行的分布计算方式 RMI 和 Corba 等都是 Proxy模式的应用. 更多 Proxy应用,见 http://www.research.umbc.edu/~tarr/cs491/lectures/Proxy.pdf Sun 公司的 Explore the Dynamic Proxy API Dynamic Proxy Classes 设计模式之 Facade(外观 总管 Manager) Facade 模式的定义: 为子系统的一组接口提供一个一致的界面. Facade一个典型应用就是数据库 JDBC 的应用,如下例对数据库的操作: public class DBCompare { Connection conn = null; PreparedStatement prep = null; ResultSet rset = null; try { Class.forName( "" ).newInstance(); conn = DriverManager.getConnection( "" ); String sql = "SELECT * FROM WHERE = ?"; prep = conn.prepareStatement( sql ); prep.setString( 1, "" ); rset = prep.executeQuery(); if( rset.next() ) { System.out.println( rset.getString( "中最通常的对数据库操作办法. 在应用,经常需要对数据库操作,每次都写上述一段代码肯定比较麻烦,需要将其不变的部分提炼出来,做成一个接口,这 就引入了 facade 外观对象.如果以后我们更换 Class.forName 也非常方便,比如从 Mysql 数据库换到 Oracle 数据库,只要更换 facade接口的 driver 就可以. 我们做成了一个 Facade 接口,使用该接口,上例的程序就可以更改如下: public class DBCompare { String sql = "SELECT * FROM
WHERE = ?"; try { Mysql msql=new mysql(sql); prep.setString( 1, "" ); rset = prep.executeQuery(); if( rset.next() ) { System.out.println( rset.getString( "实际上是个理顺系统间关系,降低系统间耦合度的一个常用的办法,也许你已经不知不觉在使用,尽 管不知道它就是 facade. 设计模式之 Composite(组合) Composite 模式定义: 将对象以树形结构组织起来,以达成“部分-整体” 的层次结构,使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性. Composite比较容易理解,想到 Composite 就应该想到树形结构图。组合体内这些对象都有共同接口,当组合体一个对象 的方法被调用执行时,Composite 将遍历(Iterator)整个树形结构,寻找同样包含这个方法的对象并实现调用执行。可以用牵一 动百来形容。 所以 Composite 模式使用到 Iterator 模式,和 Chain of Responsibility 模式类似。 Composite 好处: 1.使客户端调用简单,客户端可以一致的使用组合结构或其单个对象,用户就不必关系自己处理的是单个对象还是整个 组合结构,这就简化了客户端代码。 2.更容易在组合体内加入对象部件. 客户端不必因为加入了新的对象部件而更改代码。 如何使用 Composite? 首先定义一个接口或抽象类,这是设计模式通用方式了,其他设计模式对接口内部定义限制不多, Composite 却有个规定, 那就是要在接口内部定义一个用于访问和管理 Composite组合体的对象们(或称部件 Component). 下面的代码是以抽象类定义,一般尽量用接口 interface, public abstract class Equipment { private String name; //实价 public abstract double netPrice(); //折扣价格 public abstract double discountPrice(); //增加部件方法 public boolean add(Equipment equipment) { return false; } //删除部件方法 public boolean remove(Equipment equipment) { return false; } //注意这里,这里就提供一种用于访问组合体类的部件方法。 public Iterator iter() { return null; } public Equipment(final String name) { this.name=name; } } 抽象类 Equipment 就是 Component 定义,代表着组合体类的对象们,Equipment 定义几个共同的方法。 public class Disk extends Equipment { public Disk(String name) { super(name); } //定义 Disk 实价为 1 public double netPrice() { return 1.; } //定义了 disk 折扣价格是 0.5 对折。 public double discountPrice() { return .5; } } Disk是组合体内的一个对象,或称一个部件,这个部件是个单独元素( Primitive)。 还有一种可能是,一个部件也是一个组合体,就是说这个部件下面还有'儿子',这是树形结构通常的情况,应该比较容易理解。 现在我们先要定义这个组合体: abstract class CompositeEquipment extends Equipment { private int i=0; //定义一个 Vector 用来存放'儿子' private Lsit equipment=new ArrayList(); public CompositeEquipment(String name) { super(name); } public boolean add(Equipment equipment) { this.equipment.add(equipment); return true; } public double netPrice() { double netPrice=0.; Iterator iter=equipment.iterator(); for(iter.hasNext()) netPrice+=((Equipment)iter.next()).netPrice(); return netPrice; } public double discountPrice() { double discountPrice=0.; Iterator iter=equipment.iterator(); for(iter.hasNext()) discountPrice+=((Equipment)iter.next()).discountPrice(); return discountPrice; } //注意这里,这里就提供用于访问自己组合体内的部件方法。 //上面 dIsk 之所以没有,是因为 Disk 是个单独(Primitive)的元素. public Iterator iter() { return equipment.iterator() ; { //重载 Iterator 方法 public boolean hasNext() { return i中 (将盘盒装到箱子里) cabinet.add(chassis); //将一个 10GB 的硬盘装到 PC Chassis (将硬盘装到盘盒里) chassis.add(new Disk("10 GB")); //调用 netPrice()方法; System.out.println("netPrice="+cabinet.netPrice()); System.out.println("discountPrice="+cabinet.discountPrice()); 上面调用的方法 netPrice()或 discountPrice(),实际上 Composite 使用 Iterator 遍历了整个树形结构,寻找同样包含这 个方法的对象并实现调用执行. Composite是个很巧妙体现智慧的模式,在实际应用,如果碰到树形结构,我们就可以尝试是否可以使用这个模式。 以论坛为例,一个版(forum)有很多帖子(message),这些帖子有原始贴,有对原始贴的回应贴,是个典型的树形结构, 那么当然可以使用 Composite模式,那么我们进入 Jive看看,是如何实现的. Jive 解剖 在 Jive ForumThread 是 ForumMessages 的容器 container(组合体).也就是说,ForumThread 类似我们上例的 CompositeEquipment.它和 messages 的关系如图: [thread] |- [message] |- [message] |- [message] |- [message] |- [message] 我们在 ForumThread 看到如下代码: public interface ForumThread { .... public void addMessage(ForumMessage parentMessage, ForumMessage newMessage) throws UnauthorizedException; public void deleteMessage(ForumMessage message) throws UnauthorizedException; public Iterator messages(); .... } 类似 CompositeEquipment, 提供用于访问自己组合体内的部件方法: 增加 删除 遍历. 结合我的其他模式对 Jive的分析,我们已经基本大体理解了 Jive 论坛体系的框架,如果你之前不理解设计模式,而直接去看 Jive源代码,你肯定无法看懂。 参考文章: Composite 模式和树形结构的讨论 设计模式之 Decorator(油漆工) 装饰模式:Decorator 常被翻译成"装饰",我觉得翻译成"油漆工"更形象点,油漆工(decorator)是用来刷油漆的,那么被刷油漆的 对象我们称 decoratee.这两种实体在 Decorator 模式是必须的. Decorator定义: 动态给一个对象添加一些额外的职责,就象在墙上刷油漆.使用 Decorator 模式相比用生成子类方式达到功能的扩充显得更为灵 活. 为什么使用 Decorator? 我们通常可以使用继承来实现功能的拓展,如果这些需要拓展的功能的种类很繁多,那么势必生成很多子类,增加系统的复杂性, 同时,使用继承实现功能拓展,我们必须可预见这些拓展功能,这些功能是编译时就确定了,是静态的. 使用Decorator的理由是:这些功能需要由用户动态决定加入的方式和时机.Decorator提供了"即插即用"的方法,在运行期间决 定何时增加何种功能. 如何使用? 举Adapter 的打桩示例,在 Adapter 有两种类:方形桩 圆形桩,Adapter模式展示如何综合使用这两个类,在Decorator模 式,我们是要在打桩时增加一些额外功能,比如,挖坑 在桩上钉木板等,不关心如何使用两个不相关的类. 我们先建立一个接口: public interface Work { public void insert(); } 接口 Work有一个具体实现:插入方形桩或圆形桩,这两个区别对 Decorator 是无所谓.我们以插入方形桩为例: public class SquarePeg implements Work{ public void insert(){ System.out.println("方形桩插入"); } } 现在有一个应用:需要在桩打入前,挖坑,在打入后,在桩上钉木板,这些额外的功能是动态,可能随意增加调整修改,比如,可能又需 要在打桩之后钉架子(只是比喻). 那么我们使用 Decorator 模式,这里方形桩 SquarePeg 是 decoratee(被刷油漆者),我们需要在 decoratee 上刷些"油漆",这 些油漆就是那些额外的功能. public class Decorator implements Work{ private Work work; //额外增加的功能被打包在这个 List private ArrayList others = new ArrayList(); //在构造器使用组合 new方式,引入 Work 对象; public Decorator(Work work) { this.work=work; others.add("挖坑"); others.add("钉木板"); } public void insert(){ newMethod(); } //在新方法,我们在 insert 之前增加其他方法,这里次序先后是用户灵活指定的 public void newMethod() { otherMethod(); work.insert(); } public void otherMethod() { ListIterator listIterator = others.listIterator(); while (listIterator.hasNext()) { System.out.println(((String)(listIterator.next())) + " 正在进行"); } } } 在上例,我们把挖坑和钉木板都排在了打桩 insert 前面,这里只是举例说明额外功能次序可以任意安排. 好了,Decorator 模式出来了,我们看如何调用: Work squarePeg = new SquarePeg(); Work decorator = new Decorator(squarePeg); decorator.insert(); Decorator 模式至此完成. 如果你细心,会发现,上面调用类似我们读取文件时的调用: FileReader fr = new FileReader(filename); BufferedReader br = new BufferedReader(fr); 实际上 Java 的 I/O API 就是使用 Decorator 实现的,I/O变种很多,如果都采取继承方法,将会产生很多子类,显然相当繁琐. Jive 的 Decorator 实现 在论坛系统,有些特别的字是不能出现在论坛如"打倒 XXX",我们需要过滤这些"反动"的字体.不让他们出现或者高亮度显 示. 在 IBM Java 专栏专门谈 Jive的文章,有谈及 Jive ForumMessageFilter.java 使用了 Decorator 模式,其实,该程序并 没有真正使用 Decorator,而是提示说:针对特别论坛可以设计额外增加的过滤功能,那么就可以重组 ForumMessageFilter 作 为 Decorator 模式了. 所以,我们在分辨是否真正是Decorator模式,以及会真正使用Decorator模式,一定要把握好Decorator模式的定义,以及其 参与的角色(Decoratee 和 Decorator). 设计模式之 Bridge Bridge 模式定义 :将抽象和行为划分开来,各自独立,但能动态的结合。 任何事物对象都有抽象和行为之分,例如人,人是一种抽象,人分男人和女人等;人有行为,行为也有各种具体表现,所 以,“人”与“人的行为”两个概念也反映了抽象和行为之分。 在面向对象设计的基本概念,对象这个概念实际是由属性和行为两个部分组成的,属性我们可以认为是一种静止的,是 一种抽象,一般情况下,行为是包含在一个对象,但是,在有的情况下,我们需要将这些行为也进行归类,形成一个总的行 为接口,这就是桥模式的用处。 为什么使用? 不希望抽象部分和行为有一种固定的绑定关系,而是应该可以动态联系的。 如果一个抽象类或接口有多个具体实现(子类、concrete subclass),这些子类之间关系可能有以下两种情况: 1. 这多个子类之间概念是并列的,如前面举例,打桩,有两个 concrete class:方形桩和圆形桩;这两个形状上的桩是并列的, 没有概念上的重复。 2.这多个子类之有内容概念上重叠.那么需要我们把抽象共同部分和行为共同部分各自独立开来,原来是准备放在一个接 口里,现在需要设计两个接口:抽象接口和行为接口,分别放置抽象和行为. 例如,一杯咖啡为例,子类实现类为四个:杯加奶、大杯加奶、 杯不加奶、大杯不加奶。 但是,我们注意到:上面四个子类有概念重叠,可从另外一个角度进行考虑,这四个类实际是两个角色的组合:抽象 和 行为,其抽象为:杯和大杯;行为为:加奶 不加奶(如加橙汁 加苹果汁). 实现四个子类在抽象和行为之间发生了固定的绑定关系,如果以后动态增加加葡萄汁的行为,就必须再增加两个类:杯 加葡萄汁和大杯加葡萄汁。显然混乱,扩展性极差。 那我们从分离抽象和行为的角度,使用 Bridge模式来实现。 如何实现?
UIDesigner(腾讯公司出品) 在软件设计阶段,交互设计师或者产品经理等常常需要使用一些工具(比如Visio、Axure RP、Flash或者OmniGraffle等)制作出静态稿或者原型来表达设计思想。这些工具是各有各的优势,当然也各有各的缺点啦。那么腾讯CDC是如何设计软件原型的呢?这里向大家介绍我们正在研发的原型设计利器UIDesigner。   首先,先让我们来体验一下UIDesigner制作出来的原型效果。这个原型是一个设置窗体,主要由按钮、复选框、分组框和文本框等控件构成,其一些按钮还具有响应的动作(如打开另一个界面,关闭窗体等)。如图一所示,这是使用Firework制作出来的交互图。 图一、使用Firework制作出来的设计稿   这种交互图的特点是简单明了,能够表示出各种控件的基本属性(如文本、位置和选状态等),但它只是一个静态的图片,不能真实表现出每个控件的响应动作,如仅看这张图,是不清楚点击代理服务器设置分组框上的“设置…”按钮会有什么响应的。   那再看看你若使用UIDesigner制作出来的效果:最终输出的是一个EXE可执行文件(见图二左上角),双击运行后就会出现一个与最终实现效果完全一致的窗体(见图二右)。另外,它还是一个具有响应动作的真实原型,例如你若点击了“设置…”按钮,那就会弹出一个新的窗体(见图三)。 图二、使用UIDesinger制作出来的原型 图三、点击“设置…”按钮后弹出的另一窗体   实际上,这个新弹出的窗体都是一个独立的原型,也是由UIDesigner制作出来的。由于它里面的控件同样可以设置下一步的响应动作,所以从总体上来看,众多原型就像一个树状结构,而其的父节点就是图二的设置窗体了。这种结构具有一个很大的好处:无论你完成了多个界面的原型,只需要它们之间有链接关系,最后输出的只是一个EXE可执行文件。这样,你可以很方便地与其它人员表达自己的设计思路,让沟通变得更加快捷。   接下来,我们看看这个原型是如何制作出来的。   第一步:建立空白窗体,调整它的大小、风格、标题和Icon 图四、使用UIDesigner制作原型—建立窗体   第二步:从工具箱拖曳控件到窗体上,修改这些控件的属性(如Text等) 图五、使用UIDesigner制作原型—加入控件   由于UIDesigner具有自动对齐的功能,所以在拖动控件到窗体时就可以完成排版工作,不需要再逐个像素去调整。另外,不单单在加入控件到窗体时,在改变已存在于窗体内的控件的位置或者大小时,自动对齐功能一样会生效。这样,设计者在调整控件大小或者位置时(包括控件与控件,控件与窗体边缘等的距离等情况),工作变得很简单。 图六、使用UIDesigner制作原型—自动对齐功能   第三步:几分钟后,所有的控件都放到窗体并设置好属性了,如下图。 图七、使用UIDesigner制作原型—整体界面效果   此时,设计者就可以使用软件的导出图片或者导出原型功能分享你的设计成果了。当然,现在这种效果还只是一个没有响应动作效果的原型。接下来,我们再给“设置…”按钮加入响应动作。首先,选“设置…”按钮,然后点击工具栏的“响应”按钮,你将会看到如图八的响应设置窗口。此时,你可以选择打开窗体、打开网页、弹出对话框、修改属性值和关闭本身窗体等五种效果,这里我们选择“打开窗体”,然后在弹出的对话框里指向弹出窗体的文件。最后,点击“完成”按钮即可。 图八、使用UIDesigner制作原型—设置控件的响应动作   到此为止,你就完成了一个与最终实现效果完全一致的高保真原型了。产品经理和开发人员等若想了解你的设计思想就不需要看着长长几页的说明文档了,而只需要运行你输出的原型文件,就可以对你的设计思路一目了然。   UIDesigner除了能让使用者能够快速地搭建起软件界面的高保真原型外,还提供了项目管理,让使用者能够方便地管理工程文件;提供了图片库和模板库功能,让使用者可以方便地重用以前的设计资源;提供了32个Windows客户端软件常用控件,满足使用者的设计需求;提供了多个属性设置入口,分别实现最常用属性设置、一般属性设置和高级属性设置功能。当然,UIDesigner不是专用来设计QQ的,其它的Windows客户端产品都在它的工作范围之内。总的来说呢,使用UIDesigner来制作原型是很高效的,而制作出来的原型也能够实现设计师、产品经理和程序开发工程师三者间的快速沟通,减少不必要的工作内耗。 ------------------------------------------------------------------ GUI_Design_Studio_3.5.94.0 在2008年,这款软件的作者从1,322位付费用户那获得了162,302美元的收入(其仅12月份就有39,000美元),这令人鼓舞地证明了只要是提供真正价值的服务和软件,就能够创造很好的收入,即使在经济萧条的寒冬里。 GUI Design Studio是一款图形用户界面设计工具,您能用它在不需要编写任何代码或脚本的情况下快速地创建演示原型。使用标准元素绘制个人化的屏幕、窗口以及控件;将它们整合以展示操作工作流然后运行模拟程序测试您的设计。 当您需要绘制一款应用程序的外观或显示怎样将程序的各个部分连接起来时,您就可以使用GUI Design Studio来实现,如: 将产品创意文档化 制作项目提案 需求记录 创建屏幕图样 为开发人员制作详细的规格 为现有产品提出加强方案 以及更多其它用途 为用户以及股东甚至您自己制作展示文件以: 验证设计 找出替代项 评估多个使用场景 系统需求 Microsoft Windows Vista/XP/NT/2000 至少15MB的硬盘空间 推荐不少于256MB的内存 工程 将您的工作组织放到工程里。 每个工程都拥有它自己的文件夹结构。 可连接您计算机或网络上任何地方的其它库工程。 可连接到您计算机或网络上任何地方使您能够方便地获取图片以及其它文件。 创建您想要的并独立于所有工程的个人化设计文件。 创建能重复使用的设计库以及工程之间的一致性。 将图片直接从剪贴板粘贴到工程文件夹的文件。 屏幕设计程序 可同时打开多个设计文档并能使用分页界面在文档间快速切换。 可使用标准Windows元素创建图形用户界面(GUI)屏幕,包括框架窗口、会话、菜单、工具栏、标签、按钮、复选框、单选按钮、滚动条、滑动调节框、微调框、组合框、树列表、列表框、编辑框以及静态文本等。 通过现有元素或其它自定义控件创建自定义控制组件。 在其它设计创建将要使用的控件设计。 以常用的文件格式添加图标与图片。 从能够显示您将获得什么的控件面板进行拖放操作。 属性编辑程序使您能将每个元素进行自定义。 元素的自动生成功能。 您能在任何地方放置任何元素。 Edge snapping能通过“点击”对屏幕元素进行统一记录。 设计网格向您提供了简单的制作具有一致性设计布局的方法。 只需单键点击就能排列元素组。 均衡地隔开元素组。 调整元素大小以适应其它元素或测量一组其它元素。 聚焦缩小以查看细节设计或聚焦放大以浏览设计概况。使用工具栏按键或键盘或鼠标的滑动缩小放大功能聚焦增量。 使用鼠标的滚动以及滚轮功能快速浏览设计的概况。 剪切、复制与粘贴。 使用可选的canvas向导显示可用的屏幕空间。 通过文本框与书签对您的设计进行注释。 为每个设计添加说明。 选择色彩主题以避免实际功能窗口的混淆。 图标 为图标面板提供快速的访问方式。 工程间可共享常用图标。 工程也能拥有它们独享的图标集。 使用将来在实际产品开发可能用到的标准ICO文件。 包含的Icon Express编辑程序支持16色、256色以及最大尺寸为127 x 127的真彩图标。 如果愿意同样能整合任意其它的图标编辑应用程序。 展示与原型 在可导航元素(如按键与窗口)之间创建连接以显示控制流程。 为图象添加覆盖保护以及添加其它元素以创建可导航的热点。 支持形式化与非模态的窗口并支持显示、隐藏或微调窗口,以及窗口替换以实现切换效果。 锚点使您能对窗口进行准确定位。 能立即在模拟程序测试或展示您的设计。 添加消息框以描述可能在真实应用程序出现的功能。 可创建多种场景,如正常条件下的场景与多个出错场景。 选择要激活的场景或让模拟程序为您选择。 更改有效的屏幕分辨率以查看您的设计如何适应不同的屏幕大小。 在没有进行脚本或代码编写的情况下,所有操作都是以图形模式完成。 ------------------------------------------------------------------ Balsamiq_Mockups_1.8.4 1. 首先安装 AdobeAIRInstaller.exe 2. 安装主程序 MockupsForDesktop.air 3. 使用 keygen 进行注册 在Balsamiq Mockups绘制界面原型,就像在纸张和白板上手工绘画一样方便快速,而且不用担心出错,因为你完全可以进行回复/重做。在Balsamiq Mockups设计原型比在纸张和白板可有趣多了! 丰富的控件支持 Balsamiq Mockups预先提供了丰富的控件,如浏览器窗口、媒体播放器组件、圆形图表等,让你信手拈来! 丰富的控件 方便的属性设置 当你选择一个控件时,会立刻出现该控件的属性选项,你可以随时编辑修改属性。 属性设定 无限的恢复/重做,不用担心出错,你可以无限制的进行回复和重做。 开放,可移植的数据 Balsamiq Mockups所生成的数据是易于阅读的XML格式数据,你可以进行方便的移植和重用集成。 开放的数据 多种方式的集成应用,你可以将Balsamiq Mockups集成倒Confluence, Jira, XWiki. 集成应用 Balsamiq Mockups是一款免费的带有手绘风格的原型设计软件,可以帮助你设计桌面应用软件,Web 2.0 站点, RIA富网络应用程序, Web站点和Web应用软件。 功能和亮点: 操作方面:拖拽,控件分组,甚至元素之间的对齐都做得很到位; 预制了六十多个界面元素,从简单的输入框,下拉框,到经常用得到的导航条,日历,表格,到复杂的Tag Cloud,Cover Flow, 地图,WYSWYG的格式工具栏等,有了这些不用从头画起,其实比用白板都快; 界面元素的修改很简单,比如导航条的几个标签页的label,就是用逗号分隔的文字,下拉框的选项就是分行的文字; 使用xml语言来记录和保存界面元素和布局,从而使其能够快速的导入到你所需的任何一个项目,或其他工具。 可以将设计导出成PNG格式的图片; 随着使用的熟练,快捷键便派上用场,超过一半的元素均有快捷方式,这更有助于原型的快速构造,几乎几分钟便可实现一个满意的而复杂的原型设计; 跨平台,Balsamiq Mokups是用Flex和Air实现的,所以在Mac OS, Linux和Windows下都能使用; 不仅仅有桌面版本,还有能集成在Confluence,JIRA,和XWiki的版本,使得异地在线协作更方便有效。 可以用命令行进行导出操作,这样就能让我写个脚本,从svn里checkout某个目录下的所有设计文件后,导出图片,打包后用邮件发到项目经理,工程师甚至客户那; 跨平台,Balsamiq Mokups是用Flex和Air实现的,所以在Mac OS, Linux和Windows下都能使用;不仅仅有桌面版本,还有能集成在Confluence,JIRA,和XWiki的版本,使得异地在线协作更方便有效;据作者说,现在这款软件的设计就是用它自己来设计的,经典的“吃自己的狗粮”,这也让我对其更有信心,因为它是开发者为开发者写的软件。 还有值得一提的是Balsamiq Mokups的在GetSatisfaction上的用户支持和服务,作者Peldi对问题报告,新需求的回应很积极和及时。而且根据这个讨论上看,到月底就会有一个专门用来分享界面控件设计的社区网站了,很期待。 再要说的一点是这款软件是要付费的,79美元(也可以免费,具体如何免费,请看网站上的说明),相对于它能节省下来的时间和提高的效率,是很值得的。Peldi说在2008年,这款软件就从1,322位付费用户那获得了162,302美元的收入(其仅12月份就有39,000美元),这令人鼓舞地证明了只要是提供真正价值的服务和软件,就能够创造很好的收入,即使在经济萧条的寒冬里。

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