Posted on 2005-12-27 11:57
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編程
2．Commons Collections中的算子
算子成為Commons Collections 3.1中的有趣的部分有兩個原因：它們沒有得到應得的重視并且它們有改變你編程的方式的潛力。算子只是一個奇特的名字，它代表了一個包裝了函數(shù)的對象—一個“函數(shù)對象”。當然，它們不是一回事。如果你曾經(jīng)使用過C和C++的方法指針，你就會理解算子的威力。
一個算子是一個對象—一個Predicate,一個Closure, 一個Transformer。
Predicates求對象的值并返回一個boolean，Transformer求對象的值并返回新對象，Closure接受對象并執(zhí)行代碼。算子可以被組合成組合算子來模仿循環(huán)，邏輯表達式，和控制結(jié)構(gòu)，并且算子也可以被用來過濾和操作集合中的元素。在這么短的篇幅中解釋清楚算子是不可能的，所以跳過介紹，我將會通過使用和不使用算子來解決同一問題（解釋算子）。在這個例子中，從一個ArrayList中而來的Student對象會被排序到兩個List中，如果他們符合某種標準的話。
成績?yōu)锳的學生會被加到honorRollStudents(光榮榜)中，得D和F的學生被加到problemStudents (問題學生)list中。學生分開以后，系統(tǒng)將會遍歷每個list，給加入到光榮榜中學生一個獎勵，并安排與問題學生的家長談話的時間表。下面的代碼不使用算子實現(xiàn)了這個過程：
List allStudents = getAllStudents();
// 創(chuàng)建兩個ArrayList來存放榮譽學生和問題學生
List honorRollStudents = new ArrayList();
List problemStudents = new ArrayList();
// 遍歷所有學生，將榮譽學生放入一個List,問題學生放入另一個
Iterator allStudentsIter = allStudents.iterator();
while( allStudentsIter.hasNext() ) {
Student s = (Student) allStudentsIter.next();
if( s.getGrade().equals( "A" ) ) {
honorRollStudents.add( s );
} else if( s.getGrade().equals( "B" ) &&
s.getAttendance() == PERFECT) {
honorRollStudents.add( s );
} else if( s.getGrade().equals( "D" ) ||
s.getGrade().equals( "F" ) ) {
problemStudents.add( s );
} else if( s.getStatus() == SUSPENDED ) {
problemStudents.add( s );
}
}
// 對于的有榮譽學生，增加一個獎勵并存儲到數(shù)據(jù)庫中
Iterator honorRollIter =
honorRollStudents.iterator();
while( honorRollIter.hasNext() ) {
Student s = (Student) honorRollIter.next();
// 給學生記錄增加一個獎勵
s.addAward( "honor roll", 2005 );
Database.saveStudent( s );
}
// 對所有問題學生，增加一個注釋并存儲到數(shù)據(jù)庫中
Iterator problemIter = problemStudents.iterator();
while( problemIter.hasNext() ) {
Student s = (Student) problemIter.next();
// 將學生標記為需特殊注意
s.addNote( "talk to student", 2005 );
s.addNote( "meeting with parents", 2005 );
Database.saveStudent( s );
}
上述例子是非常過程化的;要想知道Student對象發(fā)生了什么事必須遍歷每一行代碼。例子的第一部分是基于成績和考勤對Student對象進行邏輯判斷。
第二部分對Student對象進行操作并存儲到數(shù)據(jù)庫中。像上述這個有著50行代碼程序也是大多程序所開始的—可管理的過程化的復雜性。但是當需求變化時，問題出現(xiàn)了。一旦判斷邏輯改變，你就需要在第一部分中增加更多的邏輯表達式。
舉例來說，如果一個有著成績B和良好出勤記錄，但有五次以上的留堂記錄的學生被判定為問題學生，那么你的邏輯表達式將會如何處理?或者對于第二部分中，只有在上一年度不是問題學生的學生才能進入光榮榜的話，如何處理？當例外和需求開始改變進而影響到過程代碼時，可管理的復雜性就會變成不可維護的面條式的代碼。
從上面的例子中回來，考慮一下那段代碼到底在做什么。它在一個List遍歷每一個對象，檢查標準，如果適用該標準，對此對象進行某些操作。上述例子可以進行改進的關鍵一處在于從代碼中將標準與動作解藕開來。下面的兩處代碼引用以一種非常不同的方法解決了上述的問題。首先，榮譽榜和問題學生的標準被兩個Predicate對象模型化了，并且加之于榮譽學生和問題學生上的動作也被兩個Closure對象模型化了。這四個對象如下定義：
import org.apache.commons.collections.Closure;
import org.apache.commons.collections.Predicate;
// 匿名的Predicate決定一個學生是否加入榮譽榜
Predicate isHonorRoll = new Predicate() {
public boolean evaluate(Object object) {
Student s = (Student) object;
return( ( s.getGrade().equals( "A" ) ) ||
( s.getGrade().equals( "B" ) &&
s.getAttendance() == PERFECT ) );
}
};
//匿名的Predicate決定一個學生是否是問題學生
Predicate isProblem = new Predicate() {
public boolean evaluate(Object object) {
Student s = (Student) object;
return ( ( s.getGrade().equals( "D" ) ||
s.getGrade().equals( "F" ) ) ||
s.getStatus() == SUSPENDED );
}
};
//匿名的Closure將一個學生加入榮譽榜
Closure addToHonorRoll = new Closure() {
public void execute(Object object) {
Student s = (Student) object;
// 對學生增加一個榮譽記錄
s.addAward( "honor roll", 2005 );
Database.saveStudent( s );
}
};
// 匿名的Closure將學生標記為需特殊注意
Closure flagForAttention = new Closure() {
public void execute(Object object) {
Student s = (Student) object;
// 標記學生為需特殊注意
s.addNote( "talk to student", 2005 );
s.addNote( "meeting with parents", 2005 );
Database.saveStudent( s );
}
};
這四個匿名的Predicate和Closure是從作為一個整體互相分離的。flagForAttention(標記為注意)并不知道什么是確定一個問題學生的標準 。現(xiàn)在需要的是將正確的Predicate和正確的Closure結(jié)合起來的方法，這將在下面的例子中展示：
import org.apache.commons.collections.ClosureUtils;
import org.apache.commons.collections.CollectionUtils;
import org.apache.commons.collections.functors.NOPClosure;
Map predicateMap = new HashMap();
predicateMap.put( isHonorRoll, addToHonorRoll );
predicateMap.put( isProblem, flagForAttention );
predicateMap.put( null, ClosureUtils.nopClosure() );
Closure processStudents =
ClosureUtils.switchClosure( predicateMap );
CollectionUtils.forAllDo( allStudents, processStudents );
在上面的代碼中，predicateMap將Predicate與Closure進行了配對;如果一個學生滿足作為鍵值的Predicate的條件，那么它將把它的值傳到作為Map的值的Closure中。通過提供一個NOPClosure值和null鍵對，我們將把不符合任何Predicate條件的Student對象傳給由ClosureUtils調(diào)用創(chuàng)建的“不做任何事”或者“無操作”的NOPClosure。
一個SwitchClosure, processStudents，從predicateMap中創(chuàng)建。并且通過使用CollectionUtils.forAllDo()方法，將processStudents Closure應用到allStudents中的每一個Student對象上。這是非常不一樣的處理方法;記住，你并沒有遍歷任何隊列。而是通過設置規(guī)則和因果關系，以及CollectionUtils和SwitchClosur來完成了這些操作。
當你將使用Predicate的標準與使用Closure的動作將分離開來時，你的代碼的過程式處理就少了，而且更容易測試了。isHonorRoll Predicate能夠與addToHonorRoll Closure分離開來進行獨立的單元測試，它們也可以合起來通過使用Student類的模仿對象進行測試。第二個例子也會演示CollectionUtils.forAllDo()，它將一個Closure應用到了一個Collection的每一個元素中。
你也許注意到了使用算子并沒用減少代碼行數(shù)，實際上，使用算子還增加了代碼量。但是，通過算子，你得到了將到了標準與動作的模塊性與封裝性的好處。如果你的代碼題已經(jīng)接近于幾百行，那么請考慮一下更少過程化處理，更多面向?qū)ο蟮慕鉀Q方案—通過使用算子。
Jakarta Commons Cookbook中的第四章“算子”介紹了Commons Collections中可用的算子，在第五章，“集合”中，向你展示了如何使用算子來操作Java 集合類API。
所有的算子-- Closure, Predicate, 和 Transformer—能夠被合并為合并算子來處理任何種類的邏輯問題。switch, while和for結(jié)構(gòu)能夠被SwitchClosure, WhileClosure, 和 ForClosure模型化。
復合的邏輯表達式可以被多個Predicate構(gòu)建，通過使用OrPredicate, AndPredicate, AllPredicate, 和 NonePredicate將它們相互聯(lián)接。Commons BeanUtils也包含了算子的實現(xiàn)被用來將算子應用到bean的屬性中-- BeanPredicate, BeanComparator, 和 BeanPropertyValueChangeClosure。算子是考慮底層的應用架構(gòu)的不一樣的方法，它們可以很好地改造你編碼實現(xiàn)的方法。