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结合反射与XML实现Java编程的动态性

反射是Java语言被视为动态或准动态语言的一个关键性质,结合反射和XML会帮助我们更快、更方便地实现一些动态代码,从而解决编程中可能遇到的不确定问题。本

反射是 Java 语言被视为动态或准动态语言的一个关键性质,结合反射和 XML 会帮助我们更快、更方便地实现一些动态代码,从而解决编程中可能遇到的不确定问题。本文将结合反射与 XML 对 Java 编程的动态性进行深入浅出的讨论。在理解本文的思想之后,您可以将其应用到程序中以创建灵活的代码。

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张 立达, 实习生

2009 年 12 月 30 日

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引言

在现实生活中,经常会发生这种情况。我要去商场买菜来准备晚餐,我不知道买什么,但是进入商场之前我会随手拿一个购物筐来装最终决定要买的物品,这样不管我买什么都可以放入其中,结账之后就可以带回家准备晚饭。在开发程序过程中,也会遇到类似情况。有时我们不能确定类的名称、类有哪些属性以及属性的值等,这些内容只有到运行的时候才能确定。这种情况下,不能将类的名称直接固化,那么怎样才能解决这种问题呢?其实开发程序与现实生活有相似之处。在编程之中,购物筐就好比事先准备好的通用接口,这个接口可以用反射的机制来实现,而购物筐中的菜可以由 XML 文件来描述,这样不管买的菜是什么,我都可以从购物筐中取出进而准备晚餐。

基于上述问题,本文将结合反射与 XML 对 Java 编程的动态性进行深入浅出的讨论。在理解本文的思想之后,您可以将其应用到程序中以创建灵活的代码。

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简要说明

反射是 Java 语言被视为动态或准动态语言的一个关键性质,通过这个机制我们可以在运行时加载、探知、使用编译期间完全未知的类。这个机制允许程序在运行时反射加载一个类或透过 Reflection API 取得任何一个已知名称的类的内部信息,包括其 modifiers(例如 public,static 等等)、superclass(例如 Object)、实现之 interfaces(例如 Cloneable),也包括 fields 和 methods 的所有信息。如果我们利用反射结合 XML 中的一些配置信息,就可以做到运行时加载、探知和装配类,将不可确定的因素在运行时确定化。

如果想了解更多关于 Java 编程动态性的内容,您可以参考 Dennis Sosnoski 关于 Java 编程动态方面 的系列文章。另外,本文将使用 dom4j 对 XML 文件进行存取操作。dom4j 是一个非常非常优秀的 Java XMLAPI,具有性能优异、功能强大和极端易用使用的特点。如果您还没有 dom4j.jar,那么请先 下载 DOM4J 并将其导入到您的工程中。为了支持 xpath,您还需要 下载 jaxen-xxx.jar 并将其导入到工程。

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示例开发

基于上述问题,为了便于理解该解决方案,我们编写简单的示例代码来进行阐述。

对于购物筐,用类 Basket 来代表,其代码如下所示,包括两个操作即将食物放到筐内和从筐中取出食物。

清单 1. Basket 类部分代码

public class Basket {private Food food=null;public void put(Food food){this.food=food;}public Food get(){return this.food;}
}

对于各种食物,我们遵循面向接口编程的思想,按如下类图结构进行编码。

图 1. 各种食物的类图
图 1. 各种食物的类图

例如 Tomato 类的代码如下所示:

清单 2. Tomato 类部分代码

public class Tomato implements Vegetable{private String color = null;public void display(){System.out.print("Hi,I am Tomato!");System.out.print("My color is "+color+".");}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}
}

准备好这些基本的类和接口之后,我们编写核心处理代码,这些代码结合反射与 XML 实现 Java 编程的动态性,我们将这些处理放入类 Factory 中。核心代码如下所示:

清单 3. Factory 类部分代码

public class Factory {private String file=null;public Factory(){}public Factory(String file){this.file=file;}public T getBean(){T ret=null;//read informations from foods.xml by dom4jSAXReader saxReader=new SAXReader();Document doc=null;try {doc=saxReader.read(new File(file));} catch (DocumentException e) {e.printStackTrace();}//kind is the value of the "choice" element in foods.xml String kind=doc.selectSingleNode("foods/choice").getText();Element element=(Element)doc.selectSingleNode("foods/"+kind+"/"+kind.substring(0, kind.length()-1));//use hashtable to save all properties of a classHashtable hashtbl=new Hashtable();//read the food name and its corresponding class String name=element.attribute("name").getValue();String className=element.attribute("class").getValue();//read all properperties informations,that is name,type and valueList list1=element.selectNodes("property");Iterator iterator1=list1.iterator();while(iterator1.hasNext()){Element element1=iterator1.next();String propertyName=element1.attribute("name").getValue();String propertyType=element1.attribute("type").getValue();String propertyValue=element1.element("value").getText();//record all the properties and values in a hashtablehashtbl.put(propertyName, propertyType+";"+propertyValue);}//call the method to create a object ret=newInstance(name,className,hashtbl);return ret;}private T newInstance(String name,String className,Hashtable hashtbl){T ret=null;try {//create object by reflectionret=(T)Class.forName(className).newInstance();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}for(String key:hashtbl.keySet()){char [] temp=key.toCharArray();temp[0]=(char)(temp[0]-32);String methodName="set"+new String(temp);String value=hashtbl.get(key).split(";")[1];Class type=null;try {//read property type by reflectiontype=Class.forName(hashtbl.get(key).split(";")[0]);} catch (ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}try {//get method object by reflectionMethod m=ret.getClass().getMethod(methodName, type);//call method by reflectionm.invoke(ret, value);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}return ret;}
}

对于购物者,我们只给定两个操作:将选取食物放入购物筐和结账。其代码如下所示:

清单 4. Person 类部分代码

public class Person { public void choose(Basket basket){ Factory factory=new Factory("foods.xml"); Food food=factory.getBean(); basket.put(food); } public Food pay(Basket basket){ return basket.get(); }
}

至此,我们只要在 XML 文件中配置我们想要买的食物即可,具体配置很简单。

清单 5. Food.xml 文件的配置


vegetables red nice >

如果我们决定买西红柿,因为它属于蔬菜,所以设定 choice 元素值为 vegetables, 然后在蔬菜元素下配置西红柿节点即可,如上所示。当然,如果我们想买马铃薯,在蔬菜元素下配置马铃薯节点就可以了。如果我们要买梨,因为它属于水果,所以设定 choice 元素值为 fruits, 然后在水果元素下配置梨节点即可,是不是很简单啊!

好的,一切都准备好了,我们开始购物吧!拿个购物筐、选食物、付款,就可以把食物带回家准备晚餐了!

清单 6. 测试类的部分代码

public class Test {public static void main(String[] args) {Person peoson=new Person();Basket basket=new Basket();peoson.choose(basket);Food food=peoson.pay(basket);food.display();}
}

运行结果如下:

清单 7. 运行结果

Hi,I am Tomato!My color is red.

如果我们设定 choice 元素值为 fruits, 然后在水果元素下配置梨节点,运行结果如下:

清单 8. 运行结果

Hi,I am Pear!My shape is nice.

您一定看出来了,我们没有修改任何代码,只是动态配置了 XML 文件就实现了程序运行的动态性。这是不是一件很酷的事情呢?

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总结

通过该示例开发,我们对结合反射与 XML 实现 Java 编程的动态性有了一个基本认识。我们这里只是为了说明问题而利用了一些简单的反射特性。反射的功能非常强大,值得我们更广泛更深刻地去研究,结合 XML 和反射的这些功能会帮助我们更快,更方便地实现一些 动态代码。

参考资料

  • 参考 The Reflection API,查看关于使用反射的高级教程。
  • 参考 Java 理论和实践:了解泛型,了解如何在代码中使用泛型。
  • 查看 http://sourceforge.net/projects/dom4j/,可以学习 dom4j 的使用细节。
  • 查看 xpath 语法,可以学习很多关于 xpath 使用的细节。
  • 查看 developerWorksJava 技术专区,可以找到很多关于 java 反射的文章。


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