c#线程中的代码执行时间非固定,而是越来越长

qq_31382269 2017-11-08 11:46:18
是这样的,我创建了一个线程A,A是写在一个thread类型定时器内,用来循环执行A,循环时间设置为5S,在A中有一段for循环代码,为了测试该代码每次执行过程的大致时间,我在代码前后分别加了两个累加数,测试发现刚开始很快,不到1S就执行完毕。但随着时间的流逝,执行整段循环代码的耗时越来越长,甚至超过5S。每次重新运行都是刚开始很快,然后慢慢变慢。
因为代码里面含有对数据库的操作,每次重新运行都是刚开始很快,然后慢慢变慢。所以个人觉得应该不是数据库表中数据太多导致响应时间慢慢变长。嵌套的for循环次数也不是太多,外层12,内层16,也就12X16=192次。但是发现将其改为2X5次后,就发现耗时基本保持固定数,或者叫增长的极其缓慢。
问题1.是什么导致耗时越来越长,每次执行不应该是差不多固定时间才对嘛?
问题2.我同时监视了CPU和内存,内存一直保持很稳定,但CPU不稳定,基本每隔5秒,就是每次执行循环代码时,CPU都会明显上升,然后回落,我给循环代码内部加了sleep(1),还是解决不了问题。另外按理说12X16次数也不是很多。改为2X5后CPU基本保持稳定。那我应该如何做才能避免CPU占用高呢?
求各位给出建议,下面我贴下代码:
以下均为A()方法中的代码
num1++;
label1.text = num1.tostring();
//连接数据库
SqlConnection con = new SqlConnection();
con.ConnectionString = @"Data Source =王-THINK;Initial Catalog=hw;Integrated Security=SSPI";
con.Open();

SqlCommand com = new SqlCommand();
com.Connection = con;
com.CommandType = CommandType.Text;

for (int i = 0; i < 12; i++)
{
for (int j = 0; j < 16; j++)
{
//下面两行代码是在th这个图片类型中创建一个矩形,用来获取该矩形的最大值,引用的第三方dll,这个DLL很成熟,可以排除耗时跟它无关。
MeasurementRectangle rectangle = th.Measurements.Add(new Rectangle(j * 20, i * 20, 20, 20));
temp[i, j] = rectangle.Max.Value;
//存入数据库
com.CommandText = "insert into [Table7_Temp] (时间,时,分,秒,毫秒,行,列,温度,标识,辐射率,摄像机号,区域号,creattime,总貌X,总貌Y,总貌H,总貌W)Values(//里面的变量就赘述了,但包含 temp[i, j] );
SqlDataReader dr = com.ExecuteReader();//执行SQL语句
dr.Close();//关闭执行
}
}
con.Close();//关闭数据库连接
num2++;
label2.text = num2.tostring();
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流云妃 2019-04-07
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qq_31382269 2017-11-09
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引用 6 楼 hanjun0612 的回复:
[quote=引用 5 楼 qq_31382269 的回复:] [quote=引用 4 楼 hanjun0612 的回复:] 你试试直接timer的事件直接执行方法,别跑线程试试看
您好,试过了的,还是一样的效果,耗时会慢慢变长。[/quote] 那你先对于每个重要步骤,如录入数据库,MeasurementRectangle rectangle = th.Measurements.Add(new Rectangle(j * 20, i * 20, 20, 20)); 等等,增加一个 Stopwatch 记录日志,来观察哪些步骤增加了时间[/quote] 您好,我按照您的方法做了,发现MeasurementRectangle rectangle = th.Measurements.Add(new Rectangle(j * 20, i * 20, 20, 20));这行代码的耗时是逐步增长的,每行代码耗时乘以192差不多等于for循环前后累加数迟滞的时间。就是这行代码的问题。所以我发现每次创建的矩形居然没有销毁或删掉,粗心大意了,于是每次创建后都将其移除,执行的时间也基本差不多是固定时间了。谢谢了!
Squall001 2017-11-09
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参考如下代码

CREATE TABLE test (
  ID  char(1),
  VAL varchar(5)
);
 
INSERT INTO test
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'FALSE' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'FALSE' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'A',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'B',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'B',  'FALSE' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'B',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'B',  'TRUE ' FROM dual UNION ALL
  SELECT 'B',  'FALSE' FROM dual ;
Squall001 2017-11-09
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你代码优化下,用sql里面用union all关键字 把需要入库的信息全部拼起来,然后只需要执行1次数据库操作就行了,
正怒月神 2017-11-08
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你试试直接timer的事件直接执行方法,别跑线程试试看
正怒月神 2017-11-08
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引用 2 楼 qq_31382269 的回复:
[quote=引用 1 楼 hanjun0612 的回复:] 我创建了一个线程A,A是写在一个thread类型定时器内 你意思是在timer中又跑了一个线程嘛?
是啊,因为我要每隔5S执行一次线程A中的代码,所以写在定时器内的[/quote] 那我觉得你可以不必跑一个线程,而是直接在定时器里调用A方法就行了。 因为timer本来就是新的线程
qq_31382269 2017-11-08
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引用 1 楼 hanjun0612 的回复:
我创建了一个线程A,A是写在一个thread类型定时器内 你意思是在timer中又跑了一个线程嘛?
是啊,因为我要每隔5S执行一次线程A中的代码,所以写在定时器内的
正怒月神 2017-11-08
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我创建了一个线程A,A是写在一个thread类型定时器内 你意思是在timer中又跑了一个线程嘛?
bidisty 2017-11-08
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主要是对数据库访问的问题,以你的代码ADO是对数据库访问生成了一个线程池,线程池容量有限,开始时线程池能高效提供你要的联接资源,后期没有资源就要等待前面去施放资源,所以ADO对你的联接有个锁和放锁的过程。那么问题一:因为联接线程池资源不足,用的比放的要快,问题二,CPU在进行资源调度。解决方案,一次性把数据库中的内容加载到内存里,提高使用效率。
大然然 2017-11-08
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你的代码有改进的地方 for (int i = 0; i < 12; i++) { for (int j = 0; j < 16; j++) 这两个循环里在入库,要入100多次,访问100多次数据库, 你可以把这100个数据放在一个集合里,然后调用一次入库操作,比如批量入库,只访问一次数据库,减少了开销。
xuzuning 2017-11-08
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子线程是在主线程和其他线程的缝隙(比如等待外设)间运行的,所以他没有确定的开始运行时刻,也经常会被其他线程打断 所以,执行时间不固定是正常的!甚至后创建的线程会先于先创建的线程结束运行
wanghui0380 2017-11-08
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MeasurementRectangle rectangle = th.Measurements.Add(new Rectangle(j * 20, i * 20, 20, 20)); 请注销这句话,给值直接给随机,我们无法确定。剪刀法则,减去他看效果 如果减去他就好了,那么请给出这玩意的代码,我们在具体分析
正怒月神 2017-11-08
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引用 5 楼 qq_31382269 的回复:
[quote=引用 4 楼 hanjun0612 的回复:] 你试试直接timer的事件直接执行方法,别跑线程试试看
您好,试过了的,还是一样的效果,耗时会慢慢变长。[/quote] 那你先对于每个重要步骤,如录入数据库,MeasurementRectangle rectangle = th.Measurements.Add(new Rectangle(j * 20, i * 20, 20, 20)); 等等,增加一个 Stopwatch 记录日志,来观察哪些步骤增加了时间
qq_31382269 2017-11-08
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引用 4 楼 hanjun0612 的回复:
你试试直接timer的事件直接执行方法,别跑线程试试看
您好,试过了的,还是一样的效果,耗时会慢慢变长。
 数据的加密与解密  文件的加密与解密 第 章 加密与解密技术 第19章 加密与解密技术 829 19.1 数据的加密与解密 实例571 异或算法对数字进行加密与解密 光盘位置:光盘\MR\19\571 级 趣味指数: 实 例说明 在实现本实例之前先来简要了解一下加密的概念,加密是指通过 某种特殊的方法,更改已有信息的内容,使得未授权的用户即使得到 了加密信息,如果没有正确解密的方法,也无法得到信息的内容。谈 到加密的话题,一些读者一定常感兴趣,而且会联想到复杂的加密 算法,本实例主要使用异或“^”运算符简单地实现了对数字加密的 功能。实例运行效果如图19.1 所示。 关 键技术 本实例实现时主要使用了“异或”运算符对数字进行“异或”运 算,以达到简单加密数字的目的,下面对其进行详细讲解。 “异或”运算符“^”用于比较两个二进制数的相应位。在执行按位“异或”运算时,如果两个二进制数的 相应位都为1 或两个二进制数的相应位都为0,则返回0;如果两个二进制数的相应位其一个为1 一个为0, 则返回1。 现在来了解一下使用“异或”加密或解密的执行过程,数值23 转换为二进制为10111,加密数字的数值15 转换为二进制为1111。对比两个二进制的值,从右向左按位对比,如果两个二进制数的相应位都为1 或两个二 进制数的相应位都为0,则返回0;如果两个二进制数的相应位一个为1 一个为0,则返回1,最后得到的结 果为二进制值11000,该值转换为十进制为24,所以得到的加密结果为24。而解密过程也很简单,只是将加密 结果24与加密数字15 进行“异或”运算,将24 转换为二进制值11000,将15 转换为二进制值1111,进行“异 或”运算后,得到结果为23,这样又还原了加密的数据。  说明:本实例只是简单地使用了“异或”运算符计算两个整型数值以达到加密的目的,所以本实例只可以 对整型数值进行加密运算,并不适合其他数据的加密。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为Encrypt。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加两个GroupBox 容器控件,其, 在第一个GroupBox 放入3 个TextBox 控件和一个Button 按钮,分别用于输入数字、输入加密数字、显示加 密后的数字和计算加密信息;在第二个GroupBox 放入一个TextBox 控件和一个Button 按钮,分别用于显示 解密后的信息和计算解密信息。 (3)程序主要代码如下: private void btn_Encrypt_Click(object sender, EventArgs e) { int P_int_Num, P_int_Key; //定义两个值类型变量 if (int.TryParse(txt_Num.Text, out P_int_Num) //判断输入是否是数值 && int.TryParse(txt_Key.Text, out P_int_Key)) { txt_Encrypt.Text = (P_int_Num ^ P_int_Key).ToString(); //加密数值 } else 图19.1 异或算法对数字进行加密与解密 C#开发实战1200 例(第II卷) 830 { MessageBox.Show("请输入数值", "出现错误!"); //提示输入信息不正确 } } private void btn_Revert_Click(object sender, EventArgs e) { int P_int_Key, P_int_Encrypt; //定义两个值类型变量 if (int.TryParse(txt_Encrypt.Text, out P_int_Key) //判断输入是否是数值 && int.TryParse(txt_Key.Text, out P_int_Encrypt)) { txt_Revert.Text = (P_int_Encrypt ^ P_int_Key).ToString(); //解密数值 } else { MessageBox.Show("请输入数值", "出现错误!"); //提示输入信息不正确 } } 秘 笈心法 心法领悟571:简述“异或”运算符。 本实例使用了“异或”运算符,但是在使用“异或”运算符之前,有必要了解“异或”运算符所做的“异 或”运算的机制,“异或”运算符“^”用于比较两个二进制数的相应位。在执行按位“异或”运算时,如果两 个二进制数的相应位都为1 或两个二进制数的相应位都为0,则返回0;如果两个二进制数的相应位一个为1 一个为0,则返回1。 实例572 使用MD5算法加密数据 光盘位置:光盘\MR\19\572 级 趣味指数: 实 例说明 MD5(Message-Digest Algorithm 5)是一种被广泛使用的“消息-摘要 算法”。“消息-摘要算法”实际上就是一个单项散列函数,数据块通过单 向散列函数得到一个固定度的散列值,数据块的签名就是计算数据块的散 列值,MD5 算法的散列值为128 位。本实例演示如何使用MD5 算法对用户 输入的密码进行加密,实例运行效果如图19.2 所示。 关 键技术 本实例在实现时主要用到了MD5类的ComputeHash 方法,下面对其进行详细讲解。 MD5 类表示MD5 哈希算法的所有实现均从继承的抽象类,该类位于System.Security.Cryptography 命名 空间下,其ComputeHash 方法有3种重载形式,分别介绍如下。  计算指定字节数组的哈希值,语法格式如下: public byte[] ComputeHash(byte[] buffer) 参数说明  buffer:要计算其哈希代码的输入。  返回值:计算所得的哈希代码。  计算指定Stream 对象的哈希值,语法格式如下: public byte[] ComputeHash(Stream inputStream) 参数说明  inputStream:要计算其哈希代码的输入。  返回值:计算所得的哈希代码。 图19.2 使用MD5 算法加密数据 第19章 加密与解密技术 831  计算指定字节数组的指定区域的哈希值,语法格式如下: public byte[] ComputeHash(byte[] buffer,int offset,int count) ComputeHash 方法的参数及说明如表19.1 所示。 表19.1 ComputeHash方法的参数及说明 参 数 说 明 buffer 要计算其哈希代码的输入 offset 字节数组的偏移量,从该位置开始使用数据 count 数组用作数据的字节数 返回值 计算所得的哈希代码  说明:本实例用到了ComputeHash 方法的第一种重载形式。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为MD5Arithmetic。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加两个TextBox 控件,分别用来输入 要加密的数据和显示加密后的字符串;添加一个Button 控件,用来使用MD5算法对输入的数据进行加密。 (3)程序主要代码如下: public string Encrypt(string strPwd) { MD5 md5 = new MD5CryptoServiceProvider(); //创建MD5 对象 byte[] data = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(strPwd); //将字符编码为一个字节序列 byte[] md5data = md5.ComputeHash(data); //计算data字节数组的哈希值 md5.Clear(); //清空MD5 对象 string str = ""; //定义一个变量,用来记录加密后的密码 for (int i = 0; i < md5data.Length - 1; i++) //遍历字节数组 { str += md5data[i].ToString("x").PadLeft(2, '0'); //对遍历到的字节进行加密 } return str; //返回得到的加密字符串 } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { string P_str_Code = textBox1.Text; //记录要加密的密码 textBox2.Text = Encrypt(P_str_Code); //显示加密后的字符串 } 秘 笈心法 心法领悟572:如何判断是否为数字? 开发程序时,经常需要判断输入的字符串是否为数字,如判断输入的电话号码、货币金额和邮编等。在程 序判断是否为数字的方法有很多种,可以使用正则表达式、int.Parse 方法和double.Parse 方法等。下面的代码 通过double.Parse 方法判断textBox1 文本框的输入是否为数字。 double.Parse(textBox1.Text); 实例573 使用ROT13算法加密解密数据 光盘位置:光盘\MR\19\573 级 趣味指数: 实 例说明 文件加密可以避免造成重要信息的泄漏,复杂的加密算法可以将信息加密得常繁杂,但是对于一般的应 用,没有必要作类似于PGP、RSA 或DES 等复杂的加密算法。本实例介绍如何使用ROT13 算法加密和解密数 C#开发实战1200 例(第II卷) 832 据。实例运行效果如图19.3 所示。 图19.3 使用ROT13算法加密解密数据 关 键技术 本实例实现时,主要是用Convert 类的ToChar 方法来获取单个字符的Unicode 编码,然后将字母的前13 个和后13 个对调,从而实现加密的功能。下面对Convert类的ToChar 方法进行详细讲解。 ToChar 方法返回指定的Unicode字符值,并且不执行任何实际的转换,其语法格式如下: public static char ToChar (char value) 参数说明 value:一个Unicode 字符。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为ROT13Encrypt。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加两个TextBox 控件,分别用来显示 原始数据和解密后的数据;添加两个Button 控件,分别用来实现利用ROT13算法加密和解密数据的功能。 (3)程序主要代码如下: public string ROT13Encode(string InputText) { char tem_Character; //存储临时字符 int UnicodeChar; //存储临时字符的字节值 string EncodedText = ""; //存储加密或解密后的字符串 for (int i = 0; i = 97 && UnicodeChar = 110 && UnicodeChar = 65 && UnicodeChar = 78 && UnicodeChar <= 90) //对字符进行解密 { UnicodeChar = UnicodeChar - 13; } EncodedText = EncodedText + (char)UnicodeChar; //得到加密或解密字符串 } return EncodedText; //返回加密或解密后的字符串 } 秘 笈心法 心法领悟573:如何在字符串查找指定字符? 在字符串查找指定字符时,可以先将字符串显示在richTextBox 控件,然后利用richTextBox 类的Find 方法在该控件查找指定字符。在字符串查找指定字符的代码如下: 第19章 加密与解密技术 833 M_int_index = richTextBox1.Find(textBox1.Text.Trim(), M_int_index, RichTextBoxFinds.MatchCase); if (M_int_index == -1) { MessageBox.Show("没有要查找的字符串", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); M_int_index = 0; } else M_int_index = M_int_index + textBox1.Text.Trim().Length; richTextBox1.Focus(); 实例574 使用恺撒密码算法加密密码 光盘位置:光盘\MR\19\574 级 趣味指数: 实 例说明 恺撒密码据传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统,它 是一种置换密码,通过将字母顺序推后起到加密作用。例如,将字母顺 序推后3 位,字母A 将被推作为字母D,字母B 将被推作字母E。本实 例使用C#实现了恺撒加密的算法,实例运行效果如图19.4 所示。 关 键技术 本实例实现时主要用到了string 类的ToCharArray 方法和Convert 类的ToChar 方法,下面分别对它们进行 详细介绍。 (1)string类的ToCharArray 方法 string类的ToCharArray 方法用来将字符串的字符复制到Unicode 字符数组,该方法有两种重载形式,本 实例用到的它的重载形式如下: public char[] ToCharArray() 参数说明 返回值:元素为此字符串的各字符的Unicode 字符数组。如果此字符串是空字符串,则返回的数组为空且 度为零。 (2)Convert 类的ToChar 方法 Convert 类的ToChar 方法用来将指定的值转换为Unicode 字符,该方法为可重载方法,本实例用到的它 的重载形式如下: public static char ToChar(int value) 参数说明  value:32 位有符号整数。  返回值:等效于value 的值的Unicode 字符。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为CaesarArithmetic。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加两个TextBox 控件,分别用来输入 要加密的数据和显示加密后的字符串;添加一个Button 控件,用来使用恺撒密码算法对输入的数据进行加密。 (3)程序主要代码如下: public int AscII(string str) //获取字符的ASCII 码 { byte[] array = new byte[1]; //创建字节数组 array = System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes(str); //为字节数组赋值 int asciicode = (short)(array[0]); //获取字节数组的第一项 return asciicode; //返回字节数组的第一项 } 图19.4 使用恺撒密码算法加密密码 C#开发实战1200 例(第II卷) 834 public string Caesar(string str) //凯撒加密算法的实现 { char[] c = str.ToCharArray(); //创建字符数组 string strCaesar = ""; //定义一个变量,用来存储加密后的字符串 for (int i = 0; i < str.Length; i++) //遍历字符串的每一个字符串 { string ins = c[i].ToString(); //记录遍历到的字符 string outs = ""; //定义一个变量,用来记录加密后的字符串 bool isChar = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz".Contains(ins.ToLower()); //判断指定的字符串是否包含遍历到的字符 bool isToUpperChar = isChar && (ins.ToUpper() == ins); //判断遍历到的字符是否是大写 ins = ins.ToLower(); //将遍历到的字符转换为小写 if (isChar) //判断指定的字符串是否包含遍历到的字符 { int offset = (AscII(ins) + 5 - AscII("a")) % (AscII("z") - AscII("a") + 1); //获取字符的ASCII 码 outs = Convert.ToChar(offset + AscII("a")).ToString(); //转换为字符并记录 if (isToUpperChar) //判断是否大写 { outs = outs.ToUpper(); //全部转换为大写 } } else { outs = ins; //记录遍历的字符 } strCaesar += outs; //添加到加密字符串 } return strCaesar; //返回加密后的字符串 } 秘 笈心法 心法领悟574:如何将新字符串添加到已有字符串? 将新字符串添加到已有字符串时,可以先声明一个StringBuilder类对象,以指定已有字符串的度可变, 然后利用该对象的Append方法在字符串添加指定字符串。将新字符串添加到已有字符串的代码如下: StringBuilder strbuilder = new StringBuilder(textBox1.Text.Trim()); strbuilder.Append(textBox2.Text.Trim()); textBox3.Text = strbuilder.ToString(); 实例575 对数据报进行加密保障通信安全 光盘位置:光盘\MR\19\575 高级 趣味指数: 实 例说明 网络传输数据时,有时候传输信息容易被不法分子截获而 用作其他用途。这样,如果传输的数据包含有重要秘密,将 会造成常严重的后果。为了防止这种情况的发生,可以对网 络传输的数据进行加密,用户接收到数据后再进行解密查看, 这样可以更好地保障网络通信安全。运行本实例,首先设置端 口号,然后在窗体左下方的文本框输入聊天信息,单击“发 送”按钮,向局域网发送聊天信息,同时在右侧的“数据传 输信息”栏显示数据报的发送、接收及丢失情况。实例运行 效果如图19.5 所示。 关 键技术 本实例获取数据报信息时主要用到IPGlobalProperties和UdpStatistics类,而在对数据报加密时用到DESCrypto 图19.5 对数据报进行加密保障通信安全 第19章 加密与解密技术 835 ServiceProvider 和CryptoStream 类,其DESCryptoServiceProvider 继承于DES 类。下面对本实例用到的关 键技术进行详细讲解。 (1)IPGlobalProperties 类 IPGlobalProperties 类提供有关本地计算机的网络连接的信息,本实例用到它的GetIPGlobalProperties 和 GetUdpIPv4Statistics 方法,下面分别进行介绍。 GetIPGlobalProperties 为静态方法,主要用来获取一个对象,该对象提供有关本地计算机的网络连接和通信 统计数据的信息,其语法格式如下: public static IPGlobalProperties GetIPGlobalProperties() 参数说明 返回值:IPGlobalProperties 对象,该对象包含有关本地计算机的信息。 GetUdpIPv4Statistics 方法主要用来提供本地计算机的用户数据报协议/Internet 协议版本4 (UDP/IPv4)统 计数据,其语法格式如下: public abstract UdpStatistics GetUdpIPv4Statistics() 参数说明 返回值:UdpStatistics 对象,提供本地计算机的UDP/IPv4通信统计数据。 例如,本实例创建IPGlobalProperties 对象,及调用其GetUdpIPv4Statistics 方法创建UdpStatistics 对象的 代码如下: IPGlobalProperties NetInfo = IPGlobalProperties.GetIPGlobalProperties(); UdpStatistics myUdpStat = null; myUdpStat = NetInfo.GetUdpIPv4Statistics(); (2)UdpStatistics类 UdpStatistics 类提供用户数据报协议(UDP)统计数据,本实例主要用到其DatagramsSent 属性、 DatagramsReceived属性和IncomingDatagramsDiscarded 属性,其,DatagramsSent 属性用来获取已发送的用户 数据报协议(UDP)数据报的数量,DatagramsReceived 属性用来获取已接收的用户数据报协议(UDP)数据报 的数量,IncomingDatagramsDiscarded 属性用来获取已收到但因端口错误而丢弃的用户数据报协议(UDP)数据 报的数量。 例如,本实例初始化已发送、已接收和丢失数据报的实现代码如下: SendNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsSent.ToString()); //记录发送的数据报 ReceiveNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsReceived.ToString()); //记录接收的数据报 DisNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.IncomingDatagramsDiscarded.ToString()); //记录丢失的数据报  说明:IPGlobalProperties 类和UdpStatistics 类位于System.Net.NetworkInformation 命名空间下。 (3)DES 类 DES 类表示所有DES 实现都必须从派生的数据加密标准(DES)算法的基类,其CreateEncryptor 方法和 CreateDecryptor 方法分别用来加密和解密。 CreateEncryptor 方法使用指定的Key属性和初始化向量(IV)创建对称加密器对象,其语法格式如下: public abstract ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey,byte[] rgbIV) 参数说明  rgbKey:用于对称算法的密钥。  rgbIV:用于对称算法的初始化向量。  返回值:对称加密器对象。 CreateDecryptor 方法使用指定的Key属性和初始化向量(IV)创建对称解密器对象,其语法格式如下: public abstract ICryptoTransform CreateDecryptor(byte[] rgbKey,byte[] rgbIV) 参数说明  rgbKey:用于对称算法的密钥。  rgbIV:用于对称算法的初始化向量。  返回值:对称解密器对象。 C#开发实战1200 例(第II卷) 836 (4)CryptoStream 类 CryptoStream 类定义将数据流链接到加密转换的流,其构造函数的语法格式如下: public CryptoStream(Stream stream,ICryptoTransform transform,CryptoStreamMode mode) 参数说明  stream:对其执行加密转换的流。  transform:要对流执行的加密转换。  mode:CryptoStreamMode 枚举值之一,CryptoStreamMode 枚举值及说明如表19.2 所示。 表19.2 CryptoStreamMode枚举值及说明 枚 举 值 说 明 Read 对加密流的读访问 Write 对加密流的写访问 另外,在向加密或解密流写入数据时用到CryptoStream 类的Write 方法,该方法将一个字节序列写入当 前CryptoStream,并将流的当前位置提升写入的字节数,其语法格式如下: public override void Write(byte[] buffer,int offset,int count) 参数说明  buffer:字节数组,此方法将count 个字节从buffer 复制到当前流。  offset:buffer 的字节偏移量,从此偏移量开始将字节复制到当前流。  count:要写入当前流的字节数。  说明:DES 类和CryptoStream 类位于System.Security.Cryptography 命名空间下。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为EncryptDataReport。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加两个RichTextBox 控件,分别用来 输入聊天信息和显示聊天信息;添加4 个TextBox 控件,分别用来输入端口号和显示已发送数据报、已接收数 据报、丢失数据报;添加4 个Button 控件,分别用来执行设置端口号、发送聊天信息、清空聊天信息和关闭应 用程序操作。 (3)程序主要代码如下。 Frm_Main 窗体的后台代码,首先创建程序所需要的.NET 对象及公共变量,代码如下: #region 定义全局对象及变量 private IPEndPoint Server; //服务器端 private IPEndPoint Client; //客户端 private Socket mySocket; //套接字 private EndPoint ClientIP; //IP地址 byte[] buffer, data; //接收缓存 bool blFlag = true; //标识是否第一次发送信息 bool ISPort = false; //判断端口打开 int SendNum1, ReceiveNum1, DisNum1; //记录窗体加载时的已发送\已接收\丢失的数据报 int SendNum2, ReceiveNum2, DisNum2; //记录当前已发送\已接收\丢失的数据报 int SendNum3, ReceiveNum3, DisNum3; //缓存已发送\已接收\丢失的数据报 int port; //端口号 #endregion Frm_Main 窗体加载时,初始化已发送、已接收和丢失的数据报,并使用全局变量记录,实现代码如下: //初始化已发送、已接收和丢失的数据报 private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { if (blFlag == true) { IPGlobalProperties NetInfo = IPGlobalProperties.GetIPGlobalProperties(); //创建一个IPGlobalProperties 对象 UdpStatistics myUdpStat = null; //声明UdpStatistics 对象 myUdpStat = NetInfo.GetUdpIPv4Statistics(); //创建UdpStatistics 对象 第19章 加密与解密技术 837 SendNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsSent.ToString()); //记录发送的数据报 ReceiveNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsReceived.ToString()); //记录接收的数据报 DisNum1 = Int32.Parse(myUdpStat.IncomingDatagramsDiscarded.ToString()); //记录丢失的数据报 } } 单击“设置”按钮,使用指定的端口号连接服务器端与客户端,并开始接收消息。“设置”按钮的Click 事件的代码如下: private void button4_Click(object sender, EventArgs e) //设置端口号 { try { port = Convert.ToInt32(textBox4.Text); //记录端口号 CheckForIllegalCrossThreadCalls = false; //指定线程可以调用窗体的控件对象 buffer = new byte[1024]; data = new byte[1024]; Server = new IPEndPoint(IPAddress.Any, port); //创建服务器端 Client = new IPEndPoint(IPAddress.Broadcast, port); //创建客户端 ClientIP = (EndPoint)Server; //获取服务器端IP 地址 //创建Socket 对象 mySocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp); //设置Socket 网络操作 mySocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.Broadcast, 1); mySocket.Bind(Server); //绑定服务器端 //开始接收消息 mySocket.BeginReceiveFrom(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, ref ClientIP, new AsyncCallback(StartLister), null); ISPort = true; //打开指定端口号 } catch { } } 单击“发送”按钮,首先判断是否有打开的端口,如果没有,弹出提示信息,否则根据发送和接收的消息 计算已发送、已接收和丢失的数据报,并显示在相应的文本框,然后使用DES对要发送的消息进行加密发送。 “发送”按钮的Click事件的代码如下: //发送信息 private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { if (ISPort == true) //判断是否有打开的端口号 { IPGlobalProperties NetInfo = IPGlobalProperties.GetIPGlobalProperties(); UdpStatistics myUdpStat = null; myUdpStat = NetInfo.GetUdpIPv4Statistics(); try { if (blFlag == false) //第一次发送 { SendNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsSent.ToString()); ReceiveNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsReceived.ToString()); DisNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.IncomingDatagramsDiscarded.ToString()); textBox1.Text = Convert.ToString(SendNum2 - SendNum3); textBox2.Text = Convert.ToString(ReceiveNum2 - ReceiveNum3); textBox3.Text = Convert.ToString(DisNum2 - DisNum3); } SendNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsSent.ToString()); ReceiveNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.DatagramsReceived.ToString()); DisNum2 = Int32.Parse(myUdpStat.IncomingDatagramsDiscarded.ToString()); SendNum3 = SendNum2; //记录本次的发送数据报 ReceiveNum3 = ReceiveNum2; //记录本次的接收数据报 DisNum3 = DisNum2; //记录本次的丢失数据报 if (blFlag == true) //第一次发送 { textBox1.Text = Convert.ToString(SendNum2 - SendNum1); textBox2.Text = Convert.ToString(ReceiveNum2 - ReceiveNum1); textBox3.Text = Convert.ToString(DisNum2 - DisNum1); blFlag = false; C#开发实战1200 例(第II卷) 838 } } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message, "提示信息", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); } string str = EncryptDES(rtbSend.Text, "mrsoftxk"); //加密要发送的信息 data = Encoding.Unicode.GetBytes(str); mySocket.SendTo(data, data.Length, SocketFlags.None, Client); //发送消息 rtbSend.Text = ""; } else { MessageBox.Show("请首先打开端口!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); button4.Focus(); } } 上面的代码用到了EncryptDES 方法,该方法为自定义的、返回值类型为string 的方法,主要用来使用 DES 加密数据报,它有两个string 类型的参数,分别用来表示待加密的字符串和加密密钥,返回值为加密后的 字符串。EncryptDES 方法的实现代码如下: #region DES 加密字符串 /// ///DES 加密字符串 /// ///待加密的字符串 ///加密密钥,要求为8 位 ///加密成功返回加密后的字符串,失败返回源字符串 public string EncryptDES(string str, string key) { try { byte[] rgbKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key.Substring(0, 8)); //将加密密钥转换为字节数组 byte[] rgbIV = Keys; //记录原始密钥数组 byte[] inputByteArray = Encoding.UTF8.GetBytes(str); //将加密字符串转换为字节数组 DESCryptoServiceProvider myDES = new DESCryptoServiceProvider(); //创建加密对象 MemoryStream MStream = new MemoryStream(); //创建内存数据流 //创建加密流对象 CryptoStream CStream = new CryptoStream(MStream, myDES.CreateEncryptor(rgbKey, rgbIV), CryptoStreamMode.Write); CStream.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); //向加密流写入数据 CStream.FlushFinalBlock(); //释放加密流对象 return Convert.ToBase64String(MStream.ToArray()); //返回内存流的数据 } catch { return str; } } #endregion 秘 笈心法 心法领悟575:如何根据标点符号分行? 根据标点符号分行时,首先要使用string 类的Split 方法分割字符串,然后再通过“\n”回车换行符将分割 的字符串换行显示。根据标点符号分行的代码如下: string oldstr = textBox1.Text.Trim(); string[] newstr = oldstr.Split('。'); for (int i = 0; i < newstr.Length; i++) { if (richTextBox1.Text == "") richTextBox1.Text = newstr[i].ToString(); else richTextBox1.Text += "\n" + newstr[i].ToString(); } 第19章 加密与解密技术 839 实例576 使用one-time pad算法加密数据 光盘位置:光盘\MR\19\576 高级 趣味指数: 实 例说明 在密码学里,有一种理想的加密方案,叫做一次一密乱码本,即 one-time pad 算法,该算法是最安全的加密算法,双方一旦安全交换 了密钥,之后交换信息的过程就可以保证绝对安全。本实例使用C# 实现了one-time pad 加密算法,实例运行效果如图19.6 所示。  注意:程序使用one-time pad 算法时,一定要保证密钥和密文 的度是一样的。 关 键技术 本实例在实现one-time pad 加密算法时,主要用到了Encoding 类的GetBytes 方法和GetString 方法,下面 分别对它们进行详细介绍。 (1)Encoding 类的GetBytes方法 Encoding 类表示字符编码,其GetBytes方法主要用来将一组字符编码为一个字节序列,该方法为可重载方 法,本实例用到的它的重载形式如下: public virtual byte[] GetBytes(string s) 参数说明  s:字符串。  返回值:一个字节数组,包含对指定的字符集进行编码的结果。  说明:Encoding 类位于System.Text 命名空间下。 (2)Encoding 类的GetString方法 Encoding 类的GetString方法主要用来将一个字节序列解码为一个字符串,该方法为可重载方法,本实例 用到的它的重载形式如下: public virtual string GetString(byte[] bytes) 参数说明  bytes:包含要解码的字节序列的字节数组。  返回值:包含指定字节序列解码结果的字符串。 设 计过程 (1) 打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为OneTimePadArithmetic。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加4 个TextBox 控件,分别用来输入 要加密的数据和密钥,以及显示加密后的数据和解密后的数据;添加两个Button控件,分别用来实现使用one-time pad 算法加密数据和解密数据的功能。 (3)程序主要代码如下。 在Frm_Main 窗体输入要加密的数据和密钥后,单击“加密”按钮,使用one-time pad 算法对输入的数据 进行加密,实现代码如下: private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { textBox2.Text = ""; //清空文本框 Encoding encoding = Encoding.Default; //获取字符编码 byte[] btData = encoding.GetBytes(textBox1.Text); //将要加密的数据转换为字节数组 byte[] btKey = encoding.GetBytes(textBox4.Text); //将密钥转换为字节数组 图19.6 使用one-time pad 算法加密数据 C#开发实战1200 例(第II卷) 840 if (btData.Length == btKey.Length) //判断度是否相等 { byte[] btEncrypt = Encrypt(btData, btKey); //加密数据 for (int i = 0; i < btEncrypt.Length; i++) //遍历加密后的字节数组 { textBox2.Text += btEncrypt[i]; //显示在文本框 } } } 上面的代码用到了Encrypt 方法,该方法为自定义的、返回值类型为byte[]的方法,主要用来对指定的数 据使用one-time pad 算法进行加密。Encrypt方法的实现代码如下: public static byte[] Encrypt(byte[] btData, byte[] btKey) { if (btKey.Length != btData.Length) //判断度是否相等 { MessageBox.Show("请确保要加密数据的度与密钥的度一致!"); } byte[] btResult = new byte[btData.Length]; //声明一个字节数组,用来存储加密数据 for (int i = 0; i < btResult.Length; ++i) //遍历字节数组 { btResult[i] = (byte)(btKey[i] ^ btData[i]); //为字节数组赋值 } return btResult; //返回得到的加密数据 } 单击“解密”按钮,调用Encrypt 方法对加密过的数据进行逆向加密,并返回一个byte[]数组,然后使用 Encoding 类的GetString方法从该数组获取解密字符串。“解密”按钮的Click事件的代码如下: private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { Encoding encoding = Encoding.Default; //获取字符编码 byte[] btData = encoding.GetBytes(textBox1.Text); //将要加密的数据转换为字节数组 byte[] btKey = encoding.GetBytes(textBox4.Text); //将密钥转换为字节数组 if (btData.Length == btKey.Length) //判断度是否相等 { byte[] btDecrypt = Encrypt(Encrypt(btData, btKey), btKey); //解密数据 textBox3.Text = encoding.GetString(btDecrypt); //将解密后的字节数组转换为字符串并显示 } } 秘 笈心法 心法领悟576:如何在字符串添加多个空格? 开发程序时,有时会根据需要在字符串添加一些空格,这时可以使用string 类的Insert方法,该方法可以 在字符串的指定位置插入一个新的字符串(包括空格)。在字符串添加空格的代码如下: textBox3.Text = textBox1.Text.Insert(Convert.ToInt32(textBox2.Text.Trim()), " "); 实例577 使用伪随机数加密技术加密用户登录密码 光盘位置:光盘\MR\19\577 高级 趣味指数: 实 例说明 为了保障用户登录密码的安全,本实例使用伪随机数技术对用 户的登录密码进行加密,运行本实例,当用户在“登录密码”文本 框输入登录密码时,程序会自动将使用过伪随机数加密技术加密 过的登录密码显示在下面的“加密密码”文本框,单击“登录” 按钮,程序对“加密密码”文本框的加密数据进行解密,然后再 与用户输入的登录密码相比较,如果相同,则登录成功;否则,登 录失败。实例运行效果如图19.7 所示。 图19.7 使用伪随机数加密技术 加密用户登录密码 第19章 加密与解密技术 841 关 键技术 本实例对用户登录密码加密时用到伪随机数加密技术,伪随机数加密技术实质上就是通过伪随机数序列使 登录密码字符串的字节值发生变化而产生密文,由于相同的初值能得到相同的随机数序列,因此,可以采用同 样的伪随机数序列来对密文进行解密。产生伪随机数时主要用到Random 类,该类表示伪随机数生成器,它是 一种能够产生满足某些随机性统计要求的数字序列的设备,其Next方法用来返回随机数,语法格式如下: public virtual int Next(int maxValue) 参数说明  maxValue:要生成的随机数的上界(随机数不能取该上界值),maxValue 必须大于等于零。  返回值:大于等于零且小于maxValue 的32 位带符号整数,即返回值的范围通常包括零但不包括 maxValue;不过,如果maxValue 等于零,则返回maxValue。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为PRanDataEncrypt。 (2)更改默认窗体Form1 的Name属性为Frm_Main,在该窗体添加3 个TextBox 控件,分别用来输入 登录用户、登录密码和显示加密密码;添加两个Button 控件,分别用来执行用户登录和清空文本框操作。 (3)程序主要代码如下。 Frm_Main 窗体的后台代码,首先定义加密用户密码所用的伪随机数,代码如下: //定义加密用户密码所用的伪随机数 private string randStr = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"; 当在“登录密码”文本框输入登录密码时,实时将使用伪随机数加密过的登录密码显示在“加密密码” 文本框,实现代码如下: private void textBox2_TextChanged(object sender, EventArgs e) { textBox3.Text = EncryptPwd(textBox2.Text); //显示加密后的用户登录密码 } 上面的代码用到EncryptPwd 方法,该方法为自定义的、返回值类型为string 的方法,主要用来使用伪随 机数技术加密用户登录密码,它有一个参数,用来表示用户登录密码。EncryptPwd 方法的实现代码如下: /// /// 使用伪随机数加密用户登录密码 /// /// 用户登录密码 /// 加密后的用户登录密码 private string EncryptPwd(string str) { byte[] btData = Encoding.Default.GetBytes(str); //将登录密码转换为字节数组 int j, k, m; int len = randStr.Length; //记录伪随机数度 StringBuilder sb = new StringBuilder(); //创建StringBuilder对象 Random rand = new Random(); //创建Random 对象 for (int i = 0; i < btData.Length; i++) { j = (byte)rand.Next(6); //产生伪随机数 btData[i] = (byte)((int)btData[i] ^ j); //使用伪随机数对密码字节数组进行移位 k = (int)btData[i] % len; m = (int)btData[i] / len; m = m * 8 + j; sb.Append(randStr.Substring(k, 1) + randStr.Substring(m, 1)); //组合加密字符串 } return sb.ToString(); //返回生成的加密字符串 } 单击“登录”按钮,判断“加密密码”文本框是否为空。如果不为空,调用DecryptPwd 方法解密“加密 密码”文本框的字符串;然后使用解密后的字符串与“登录密码”文本框的字符串相比较,如果相同,则 用户登录成功;否则,弹出提示信息。“登录”按钮的Click事件代码如下: C#开发实战1200 例(第II卷) 842 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox3.Text != "") { if (DecryptPwd(textBox3.Text) == textBox2.Text) //对加密过的登录密码进行解密 MessageBox.Show("用户登录成功!", "提示", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); else MessageBox.Show("用户密码错误!", "错误", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); } } 上面的代码用到了DecryptPwd 方法,该方法为自定义的、返回值类型为string 的方法,主要用来解密用 户登录密码,它有一个参数,主要用来表示经过加密的用户登录密码。DecryptPwd 方法的实现代码如下: /// /// 解密用户登录密码 /// /// 经过加密的用户登录密码 /// 解密后的用户登录密码 private string DecryptPwd(string str) { try { int j, k, m, n = 0; int len = randStr.Length; //获取伪随机数度 byte[] btData = new byte[str.Length / 2]; //定义一个字节数组,并指定度 for (int i = 0; i < str.Length; i += 2) //对登录密码进行解密 { k = randStr.IndexOf(str[i]); m = randStr.IndexOf(str[i + 1]); j = m / 8; m = m - j * 8; btData[n] = (byte)(j * len + k); btData[n] = (byte)((int)btData[n] ^ m); n++; } return Encoding.Default.GetString(btData); //返回解密后的登录密码 } catch { return ""; } } 秘 笈心法 心法领悟577:如何将字符串颠倒输出? 颠倒输出字符串时,可以先将要输出的字符串保存到一个char 类型的数组,然后使用Array 类的Reverse 方法。将字符串颠倒输出的代码如下: string str1 = textBox1.Text.Trim(); char[] charstr = str1.ToCharArray(); Array.Reverse(charstr); string str2 = new string(charstr); textBox2.Text = str2; 实例578 以XML格式导入导出密钥 光盘位置:光盘\MR\19\578 高级 趣味指数: 实 例说明 本实例主要实现以XML 格式导入导出密钥,从而实现对数据进行加密和解密的功能。运行本实例,首先 在窗体显示生成的公钥和私钥,然后输入明文数据,单击“加密”按钮,对输入的明文数据进行加密;单击 “解密”按钮,对加密后的数据进行解密。实例运行效果如图19.8 所示。 第19章 加密与解密技术 843 图19.8 以XML 格式导入导出密钥 关 键技术 本实例实现时主要用到了RSACryptoServiceProvider 类的ToXmlString方法、Encrypt 方法和Decrypt 方法, 下面对本实例用到的关键技术进行详细讲解。 (1)RSACryptoServiceProvider 类的ToXmlString方法 RSACryptoServiceProvider 类用来使用加密服务提供程序(CSP)提供的RSA 算法的实现执行不对称加密和 解密,其ToXmlString 方法主要用来创建并返回包含当前RSA 对象的密钥的XML 字符串,该方法的语法格式 如下: public override string ToXmlString(bool includePrivateParameters) 参数说明  includePrivateParameters:true 表示同时包含RSA公钥和私钥,false 表示仅包含公钥。  返回值:包含当前RSA对象的密钥的XML字符串。  说明:RSACryptoServiceProvider 类位于System.Security.Cryptography 命名空间下。 (2)RSACryptoServiceProvider 类的Encrypt方法 该方法主要使用RSA算法对数据进行加密,其语法格式如下: public byte[] Encrypt(byte[] rgb,bool fOAEP) 参数说明  rgb:要加密的数据。  fOAEP:如果为true,则使用OAEP 填充(仅在运行Microsoft Windows XP 或更高版本的计算机上可用) 执行直接的RSA 加密;如果为false,则使用PKCS#1 1.5 版填充。  返回值:字节数组,表示已加密的数据。 (3)RSACryptoServiceProvider 类的Decrypt方法 该方法主要使用RSA算法对数据进行解密,其语法格式如下: public byte[] Decrypt(byte[] rgb,bool fOAEP) 参数说明  rgb:要解密的数据。  fOAEP:如果为true,则使用OAEP 填充(仅在运行Microsoft Windows XP 或更高版本的计算机上可用) 执行直接的RSA 解密;如果为false,则使用PKCS#1 1.5 版填充。  返回值:字节数组,表示已解密的数据,它是加密前的原始纯文本。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为KeyToXML。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加5 个TextBox 控件,分别用来显示 C#开发实战1200 例(第II卷) 844 公钥、显示私钥、输入明文数据、显示加密后的数据和显示解密后的数据;添加两个Button 控件,分别用来执 行数据加密和解密操作。 (3)程序主要代码如下。 在Frm_Main 窗体的后台代码,首先创建RSACryptoServiceProvider 对象,并且定义一个字节数组,用来 存储临时数据,代码如下: RSACryptoServiceProvider RSACrypto = new RSACryptoServiceProvider(); //创建RSA 算法加密解密对象 byte[] M_bt_Data; //定义一个字节数组,用来存储临时数据 Frm_Main 窗体加载时,在文本框显示程序自动生成的公钥和私钥数据,代码如下: private void Frm_Main_Load(object sender, EventArgs e) { this.textBox1.Text = RSACrypto.ToXmlString(true); //显示生成的公钥 this.textBox2.Text = RSACrypto.ToXmlString(false); //显示生成的私钥 } 当用户输入明文数据之后,单击“加密”按钮,调用RSACryptoServiceProvider 类的Encrypt方法对数据进 行加密,并且使用Encoding 类的UTF8 编码方式的GetString 方法得到加密后的数据,显示在文本框。“加密” 按钮的Click事件代码如下: private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox3.Text != "") //判断是否输入了要加密的数据 { byte[] P_bt_Encrypt = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox3.Text); //将要加密的数据转换为字节数组 M_bt_Data = RSACrypto.Encrypt(P_bt_Encrypt, false); //加密数据 textBox4.Text = Encoding.UTF8.GetString(M_bt_Data); //显示加密数据 } } 单击“解密”按钮,调用RSACryptoServiceProvider 类的Decrypt方法对加密过的数据进行解密,并且使用 Encoding 类的UTF8 编码方式的GetString 方法得到解密后的数据,显示在文本框。“解密”按钮的Click 事 件代码如下: private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox4.Text != "") //判断是否有加密过的数据 { byte[] P_bt_Decrypt = RSACrypto.Decrypt(M_bt_Data, false); //对数据进行解密 textBox5.Text = Encoding.UTF8.GetString(P_bt_Decrypt); //显示解密数据 } } 秘 笈心法 心法领悟578:如何判断字符串是否为日期格式? 判断字符串是否为日期格式时,可以使用正则表达式。验证日期格式的正则表达式主要有以下3 种: \b(?\d{2,4})/(?\d{1,2})/(?\d{1,2})\b 或 \b(?\d{2,4})-(?\d{1,2})-(?\d{1,2})\b 或 \b(?\d{2,4})年(?\d{1,2})月(?\d{1,2})日\b 实例579 以参数格式导入导出密钥 光盘位置:光盘\MR\19\579 高级 趣味指数: 实 例说明 本实例主要实现以参数格式导入导出密钥,从而实现对数据进行加密和解密的功能。运行本实例,在窗体 第19章 加密与解密技术 845 输入明文数据,单击“加密”按钮,对输入的明文数据进行加密;单击“解 密”按钮,对加密后的数据进行解密。实例运行效果如图19.9 所示。 关 键技术 本实例实现时主要用到了RSACryptoServiceProvider 类的ExportParameters 方法、ImportParameters 方法、Encrypt 方法和Decrypt 方法,下面对本实例 用到的关键技术进行详细讲解。 (1)RSACryptoServiceProvider 类的ExportParameters 方法 该方法主要用来导出RSAParameters标准参数,其语法格式如下: public override RSAParameters ExportParameters(bool includePrivateParameters) 参数说明  includePrivateParameters:如果要包括私有参数,则为true;否则为false。  返回值:RSA 算法的标准参数。 (2)RSACryptoServiceProvider 类的ImportParameters 方法 该方法主要用来导入指定的RSAParameters标准参数,其语法格式如下: public override void ImportParameters(RSAParameters parameters) 参数说明 parameters:RSA 算法的标准参数。  说明:关于RSACryptoServiceProvider 类的Encrypt 方法和Decrypt 方法的详细讲解,请参见实例578 的 关键技术。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为KeyToParameter。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加3 个TextBox 控件,分别用来输入 明文数据、显示加密后的数据和解密后的数据;添加两个Button 控件,分别用来执行数据加密和解密操作。 (3)程序主要代码如下。 Frm_Main 窗体的后台代码,首先创建RSACryptoServiceProvider 对象和RSAParameters 标准参数对象, 并且定义一个字节数组,用来存储临时数据,代码如下: RSACryptoServiceProvider RSACrypto; //声明RSA 算法加密解密对象 RSAParameters RSAParame; //声明RSAParameters 参数对象 byte[] M_bt_Data; //定义一个字节数组,用来存储临时数据 在Frm_Main 窗体的构造函数,调用RSACryptoServiceProvider 类的ImportParameters 方法导入 RSAParameters标准参数,实现代码如下: public Frm_Main() { InitializeComponent(); RSACrypto = new RSACryptoServiceProvider(); //初始化RSA 算法加密解密对象 RSAParame = RSACrypto.ExportParameters(true); //初始化RSAParameters 参数 RSACrypto.Clear(); //清空RSACryptoServiceProvider 对象 RSACrypto = new RSACryptoServiceProvider(); //初始化RSA 算法加密解密对象 RSACrypto.ImportParameters(RSAParame); //导入密钥 } 当用户输入明文数据之后,单击“加密”按钮,调用RSACryptoServiceProvider 类的Encrypt方法对数据进 行加密,并且使用Encoding 类的UTF8 编码方式的GetString 方法得到加密后的数据,显示在文本框。“加密” 按钮的Click事件代码如下: private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox1.Text != "") //判断是否输入了要加密的数据 { 图19.9 以参数格式导入导出密钥 C#开发实战1200 例(第II卷) 846 byte[] P_bt_Encrypt = Encoding.UTF8.GetBytes(textBox1.Text); //将要加密的数据转换为字节数组 M_bt_Data = RSACrypto.Encrypt(P_bt_Encrypt, false); //加密数据 textBox2.Text = Encoding.UTF8.GetString(M_bt_Data); //显示加密数据 } } 单击“解密”按钮,调用RSACryptoServiceProvider 类的Decrypt方法对加密过的数据进行解密,并且使用 Encoding 类的UTF8 编码方式的GetString 方法得到解密后的数据,显示在文本框。“解密”按钮的Click 事 件代码如下: private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox2.Text != "") //判断是否有加密过的数据 { byte[] P_bt_Decrypt = RSACrypto.Decrypt(M_bt_Data, false); //对数据进行解密 textBox3.Text = Encoding.UTF8.GetString(P_bt_Decrypt); //显示解密数据 } } 秘 笈心法 心法领悟579:巧截字符串的数字。 截取字符串的数字时,可以先使用CharEnumerator 对象的MoveNext 方法循环访问字符串的每个字符, 并将字符用System.Text.Encoding 类ASCII 编码方式的GetBytes 方法进行编码,然后判断经过编码之后的字符 的ASCII码值是否介于48和57之间,如果是,则将其显示在textBox文本框。截取字符串数字的代码如下: CharEnumerator CEnumerator = textBox1.Text.GetEnumerator(); while (CEnumerator.MoveNext()) { byte[] array = new byte[1]; array = System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes(CEnumerator.Current.ToString()); int asciicode = (short)(array[0]); if (asciicode >= 48 && asciicode <= 57) { textBox2.Text += CEnumerator.Current.ToString(); } } 19.2 文件的加密与解密 实例580 文本文件加密与解密 光盘位置:光盘\MR\19\580 高级 趣味指数: 实 例说明 在本实例的窗体,首先选择要加密或解密的文本文件,然后单击“加 密”或“解密”按钮对文本文件进行加密或解密。实例运行效果如图19.10 所示。 关 键技术 本实例实现时主要用到了System.Security.Cryptography命名空间下的 RijndaelManaged 类的CreateDecryptor 方法、CreateEncryptor 方法和CryptoStream 类的Write 方法,下面对本实 例用到的关键技术进行详细讲解。 (1)RijndaelManaged 类 该类是访问System.Security.Cryptography.Rijndael 对称加密算法的托管版本,其语法格式如下: public sealed class RijndaelManaged : Rijndael 图19.10 文本文件加密与解密 第19章 加密与解密技术 847  注意:此算法支持128、192或256 位的密钥度。 (2)CreateDecryptor 方法 该方法位于RijndaelManaged 类,使用指定的Key和初始化向量(IV)创建对称的Rijndael 解密器对象, 其语法格式如下: public override IcryptoTransform CreateDecryptor (byte[] rgbKey,byte[] rgbIV) 参数说明  rgbKey:用于对称算法的机密密钥。  rgbIV:用于对称算法的IV。  返回值:对称的Rijndael 解密器对象。 (3)CreateEncryptor 方法 该方法位于RijndaelManaged 类,使用指定的Key和初始化向量(IV)创建对称的Rijndael 加密器对象, 其语法格式如下: public override ICryptoTransform CreateEncryptor (byte[] rgbKey,byte[] rgbIV) 参数说明  rgbKey:用于对称算法的机密密钥。  rgbIV:用于对称算法的IV。  返回值:对称的Rijndael 加密器对象。  说明:关于CryptoStream 类的Write 方法的详细讲解,请参见实例575的关键技术。 设 计过程 (1) 打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为EncryptTextFileOne。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加一个TextBox 控件,用来显示文本 文件路径;添加一个OpenFileDialog 控件,用来选择要加密或解密的文本文件;添加3 个Button 控件,用来执 行选择文本文件、加密和解密操作。 (3)程序主要代码如下。 单击“加密”按钮实现对选择的文本文件进行加密,“加密”按钮的Click事件的代码如下: private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox1.Text == "") //若未选择要加密的文本文件 { MessageBox.Show("请选择要加密的文件"); } //如果没有选择则弹出提示 else { try{ string strPath = textBox1.Text; //加密文件的路径 int intLent=strPath.LastIndexOf("\\")+1; //设置截取的起始位置 int intLong = strPath.Length; //设置截取的度 string strName = strPath.Substring(intLent,intLong-intLent); //要加密的文件名称 int intTxt = strName.LastIndexOf("."); //设置截取的起始位置 int intTextLeng = strName.Length; //设置截取的度 string strTxt = strName.Substring(intTxt,intTextLeng-intTxt); //取出文件的扩展名 strName = strName.Substring(0,intTxt); //加密后的文件名及路径 string strOutName = strPath.Substring(0, strPath.LastIndexOf("\\") + 1) + strName + "Out" + strTxt; //加密文件密钥 byte[] key = { 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 84, 19, 37, 118, 104, 85, 121, 27, 93, 86, 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 9, 2, 49, 69, 73, 92 }; byte[] IV ={ 22, 56, 82, 77, 84, 31, 74, 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 99 }; RijndaelManaged myRijndael = new RijndaelManaged(); FileStream fsOut = File.Open(strOutName, FileMode.Create, FileAccess.Write); FileStream fsIn = File.Open(strPath, FileMode.Open, FileAccess.Read); //写入加密文本文件 CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(fsOut, myRijndael.CreateEncryptor(key, IV), CryptoStreamMode.Write); BinaryReader br = new BinaryReader(fsIn); //创建阅读器来读加密文本 csDecrypt.Write(br.ReadBytes((int)fsIn.Length), 0, (int)fsIn.Length); //将数据写入加密文本 C#开发实战1200 例(第II卷) 848 csDecrypt.FlushFinalBlock(); csDecrypt.Close(); //关闭CryptoStream 对象 fsIn.Close(); //关闭FileStream 对象 fsOut.Close(); //关闭FileStream 对象 if (MessageBox.Show("加密成功!加密后的文件名及路径为:\n" + strOutName + ",是否删除源文件", "信息提示", MessageBoxButtons. YesNo) == DialogResult.Yes) { File.Delete(strPath); //删除指定文件 textBox1.Text = ""; //清空文本框 }else { textBox1.Text = ""; } } catch (Exception ee) //如果出现异常 { MessageBox.Show(ee.Message); //输出异常信息 } } } 单击“解密”按钮实现对加密的文本文件进行解密,“解密”按钮的Click事件代码如下: private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { if (textBox1.Text == "") //若未选择要解密的文件 { MessageBox.Show("请选择要解密的文件路径"); //如果没有选择则弹出提示 } else { string strPath = textBox1.Text; //加密文件的路径 int intLent = strPath.LastIndexOf("\\") + 1; //设置截取字符串的起始位置 int intLong = strPath.Length; //设置截取度 string strName = strPath.Substring(intLent, intLong - intLent); //要加密的文件名称 int intTxt = strName.LastIndexOf("."); //截取字符串的起始位置 int intTextLeng = strName.Length; //截取度 strName = strName.Substring(0, intTxt); //获取扩展名 if (strName.LastIndexOf("Out") != -1) { strName = strName.Substring(0, strName.LastIndexOf("Out")); } else { strName = strName + "In"; } //加密后的文件名及路径 string strInName = strPath.Substring(0, strPath.LastIndexOf("\\") + 1) + strName + ".txt"; //解密文件密钥 byte[] key = { 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 84, 19, 37, 118, 104, 85, 121, 27, 93, 86, 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 9, 2, 49, 69, 73, 92 }; byte[] IV ={ 22, 56, 82, 77, 84, 31, 74, 24, 55, 102, 24, 98, 26, 67, 29, 99 }; RijndaelManaged myRijndael = new RijndaelManaged(); //创建RijndaelManaged 对象 //创建FileStream 对象 FileStream fsOut = File.Open(strPath, FileMode.Open, FileAccess.Read); CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(fsOut, myRijndael.CreateDecryptor(key, IV), CryptoStreamMode.Read); StreamReader sr = new StreamReader(csDecrypt); //把文件读出来 StreamWriter sw = new StreamWriter(strInName); //解密后写入一个新文件 sw.Write(sr.ReadToEnd()); sw.Flush(); sw.Close(); sr.Close(); fsOut.Close(); if (MessageBox.Show("解密成功!解密后的文件名及路径为:"+strInName+",是否删除源文件", "信息提示", MessageBoxButtons.YesNo) == DialogResult.Yes) { File.Delete(strPath); //删除指定文件 textBox1.Text = ""; //清空文本框 } else { 第19章 加密与解密技术 849 textBox1.Text = ""; } } } 秘 笈心法 心法领悟580:如何存储变字符串? 在程序存储变字符串时,需要使用StringBuilder对象。相对于string 对象来说,StringBuilder 对象是可 变的,不用生成间对象,因此,在连接的字符串较多或字符串度较时,通常都使用StringBuilder 对象。 实例581 利用图片加密文件 光盘位置:光盘\MR\19\581 高级 趣味指数: 实 例说明 本实例在加密时,使用指定的图片生成加密密钥,然后对文本文件进 行加密;在解密时,使用加密时的图片生成解密密钥,然后对加密的文本 文件进行解密。运行本实例,首先打开一张图片,用来生成加密或解密的 密钥,然后选择要加密或解密的文本文件,最后单击“加密”或“解密” 按钮,实现对文本文件的加密或解密。实例运行效果如图19.11 所示。 关 键技术 本实例实现时主要用到了RC2CryptoServiceProvider 类、BinaryWriter 类的Write 方法、File 类的Delete 方法和Copy 方法,下面对本实例用到 的关键技术进行详细讲解。 (1)RC2CryptoServiceProvider 类 该类定义访问RC2算法的加密服务提供程序(CSP)实现的包装对象,无法继承此类。 (2)BinaryWriter 类 该类以二进制形式将基元类型写入流,并支持用特定的编码写入字符串,其构造器的语法格式如下: public BinaryWriter (Stream output) 参数说明 output:表示输出流。 (3)BinaryWriter 类的Write 方法 该方法将一个无符号字节写入当前流,并将流的位置提升一个字节,其语法格式如下: public virtual void Write (byte value) 参数说明 value:表示要写入的无符号字节。 (4)File 类的Delete 方法 File 类提供用于创建、复制、删除、移动和打开文件的静态方法,并协助创建FileStream 对象,该类是个 静态类,其Delete方法用于删除指定的文件,如果指定的文件不存在,则引发异常。该方法的语法格式如下: public static void Delete (string path) 参数说明 path:表示要删除的文件的名称。 (5)File 类的Copy 方法 该方法将现有文件复制到新文件,不允许改写同名的文件,其语法格式如下: public static void Copy (string sourceFileName,string destFileName) 图19.11 利用图片加密文件 C#开发实战1200 例(第II卷) 850 参数说明  sourceFileName:要复制的文件。  destFileName:目标文件的名称,不能是一个目录或现有文件。 设 计过程 (1) 打开Visual Studio 2008开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为EncryptTextFileTwo。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加一个TextBox 控件,用来显示加密 或解密文件的路径;添加一个OpenFileDialog 控件,用来选择要加密或解密的文件和打开密钥的图片;添加4 个Button 控件,分别用来执行加密、解密、打开文件和打开图片操作;添加一个PictureBox 控件,用于显示密 钥图片。 (3)程序主要代码如下。 单击“加密”按钮,实现利用图片对文本文件进行加密的功能,“加密”按钮的Click 事件的代码如下: private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { try { if (pictureBox1.ImageLocation==null) //判断是否选择了图片 { MessageBox.Show("请选择一幅图片用于加密"); return; } //如果没有选择则弹出提示 if (textBox1.Text == "") //若未选择需要加密的文件 { MessageBox.Show("请选择加密文件路径"); return; } //如果没有选择则弹出提示 //图片流 FileStream fsPic = new FileStream(pictureBox1.ImageLocation, FileMode.Open, FileAccess.Read); //加密文件流 FileStream fsText = new FileStream(textBox1.Text, FileMode.Open, FileAccess.Read); //初始化对称算法的密钥和向量 byte[] bykey = new byte[16]; //定义存储密钥的字节数组 byte[] byIv = new byte[8]; //定义存储向量的字节数组 fsPic.Read(bykey, 0, 16); //把图片流写入密钥缓冲区 fsPic.Read(byIv, 0, 8); //把图片流写入向量缓冲区 //临时加密文件 string strPath = textBox1.Text; //加密文件的路径 int intLent = strPath.LastIndexOf("\\") + 1; int intLong = strPath.Length; string strName = strPath.Substring(intLent, intLong - intLent); //要加密的文件名称 string strLinPath = "C:\\" + strName; //临时加密文件路径 FileStream fsOut = File.Open(strLinPath, FileMode.Create, FileAccess.Write); //开始加密,首先创建RC2CryptoServiceProvider 对象 RC2CryptoServiceProvider desc = new RC2CryptoServiceProvider(); BinaryReader br = new BinaryReader(fsText); //创建BinaryReader 对象 //创建CryptoStream 对象,用于写入临时加密文件 CryptoStream cs = new CryptoStream(fsOut, desc.CreateEncryptor(bykey, byIv), CryptoStreamMode.Write); cs.Write(br.ReadBytes((int)fsText.Length), 0, (int)fsText.Length); //写入加密流 cs.FlushFinalBlock(); cs.Flush(); cs.Close(); fsPic.Close(); fsText.Close(); fsOut.Close(); File.Delete(textBox1.Text.TrimEnd()); //删除原文件 File.Copy(strLinPath, textBox1.Text); //复制加密文件 File.Delete(strLinPath); //删除临时文件 MessageBox.Show("加密成功"); pictureBox1.ImageLocation = null; textBox1.Text = ""; } catch (Exception ee) { MessageBox.Show(ee.Message); } } 第19章 加密与解密技术 851 单击“解密”按钮,实现利用图片对加密的文本文件进行解密的功能,“解密”按钮的Click事件的代码如下: private void button4_Click(object sender, EventArgs e) { try { //图片流 FileStream fsPic = new FileStream(pictureBox1.ImageLocation, FileMode.Open, FileAccess.Read); //解密文件流 FileStream fsOut = File.Open(textBox1.Text, FileMode.Open, FileAccess.Read); //初始化对称算法的密钥和向量 byte[] bykey = new byte[16]; //定义存储密钥的字节数组 byte[] byIv = new byte[8]; //定义存储向量的字节数组 fsPic.Read(bykey, 0, 16); //把图片流写入密钥缓冲区 fsPic.Read(byIv, 0, 8); //把图片流写入向量缓冲区 //创建临时解密文件 string strPath = textBox1.Text; //加密文件的路径 int intLent = strPath.LastIndexOf("\\") + 1; //获取不含文件名的路径度 int intLong = strPath.Length; //获取含文件名的路径度 //获取要解密文件的名称,即加密文件的名称 string strName = strPath.Substring(intLent, intLong - intLent); string strLinPath = "C:\\" + strName; //临时解密文件路径 FileStream fs = new FileStream(strLinPath, FileMode.Create, FileAccess.Write); //开始解密,首先创建RC2CryptoServiceProvider 对象 RC2CryptoServiceProvider desc = new RC2CryptoServiceProvider(); //创建CryptoStream 对象,用于读取加密文件 CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(fsOut, desc.CreateDecryptor(bykey, byIv), CryptoStreamMode.Read); BinaryReader sr = new BinaryReader(csDecrypt); //创建BinaryReader 对象 BinaryWriter sw = new BinaryWriter(fs); //创建BinaryWriter 对象 sw.Write(sr.ReadBytes(Convert.ToInt32(fsOut.Length))); //写入解密流 sw.Flush(); sw.Close(); sr.Close(); fs.Close(); fsOut.Close(); fsPic.Close(); csDecrypt.Flush(); File.Delete(textBox1.Text.TrimEnd()); //删除原文件 File.Copy(strLinPath, textBox1.Text); //复制加密文件 File.Delete(strLinPath); //删除临时文件 MessageBox.Show("解密成功"); //弹出提示信息 pictureBox1.ImageLocation = null; //清空图片 textBox1.Text = ""; //清空文本框 } catch (Exception ee) //如果出现异常 { MessageBox.Show(ee.Message); //输出异常 } } 秘 笈心法 心法领悟581:如何去除字符串尾空格? 去除字符串尾空格需要使用string 类的Trim 方法,该方法用来从字符串的开始和末尾处移除空白字符的所 有匹配项。例如,下面的代码用来去掉textBox1 文本框字符串的尾空格,并将结果显示在textBox2 文本框: textBox2.Text = textBox1.Text.Trim(); 实例582 对文件进行加密保护 光盘位置:光盘\MR\19\582 高级 趣味指数: 实 例说明 随着计算机的普及,文件的安全越来越重要,本实例使用C#制作了一个对文件进行加密保护的实例。运行 C#开发实战1200 例(第II卷) 852 本实例,选择要加密或解密的文件,用程序来判断是否是加密过的文件, 如果不是,输入加密密码,单击“加密”按钮,加密已选择的文件;如果 是,输入解密密码,单击“解密”按钮,解密选择的加密文件。实例运行 效果如图19.12 所示。 关 键技术 本实例制作对文件进行加密保护程序时,首先选择要加密或解密的文 件,并输入加密或解密密码,然后启动一个新的线程,使用输入的密码对 指定的文件进行加密或解密操作。另外,如果对文件执行的是加密操作,则加密成功后删除原文件。具体实现 过程,主要用到了DES 类的CreateEncryptor 和CreateDecryptor 方法、CryptoStream 类的构造函数及其Write 方法。  说明:关于DES 类的CreateEncryptor 方法和CreateDecryptor 方法、CryptoStream 类的构造函数及其Write 方法的详细讲解,请参见实例575的关键技术。 设 计过程 (1)打开Visual Studio 2008 开发环境,新建一个Windows窗体应用程序,并将其命名为ProtectFile。 (2)更改默认窗体Form1 的Name 属性为Frm_Main,在该窗体添加一个OpenFileDialog 控件,用来显 示“打开”对话框;添加两个TextBox 控件,分别用来显示选择的文件路径和输入加密、解密密码;添加3 个 Button控件,分别用来执行选择加密或解密的文件、加密文件和解密文件操作;添加一个ProgressBar控件,用 来显示加密或解密的进度。 (3)程序主要代码如下。 Frm_Main 窗体加载时,首先将加密文件
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面向对象 技术。新手需要花费较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,也不是常重要的,对创造性的思维的需求只是属于锦上添花(除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 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( "非常简单,所有程序对数据库访问都是使用改接口,降低系统的复杂性,增加了灵活性. 如果我们要使用连接池,也只要针对 facade接口修改就可以. 由上图可以看出, facade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代码: Cabinet cabinet=new Cabinet("Tower"); Chassis chassis=new Chassis("PC Chassis"); //将 PC Chassis 装到 Tower (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?

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