结合反射与 XML 实现 Java 编程的动态性
2010-04-17 16:19
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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。
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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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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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; }} |
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; }} |
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> T getBean(){ T ret=null; //read informations from foods.xml by dom4j SAXReader 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 class Hashtable<String,String> hashtbl=new Hashtable<String,String>(); //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 value List list1=element.selectNodes("property"); Iterator<Element> 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 hashtable hashtbl.put(propertyName, propertyType+";"+propertyValue); } //call the method to create a object ret=newInstance(name,className,hashtbl); return ret; } private <T> T newInstance(String name,String className, Hashtable<String,String> hashtbl){ T ret=null; try { //create object by reflection ret=(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 reflection type=Class.forName(hashtbl.get(key).split(";")[0]); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } try { //get method object by reflection Method m=ret.getClass().getMethod(methodName, type); //call method by reflection m.invoke(ret, value); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } return ret; }} |
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(); } } |
清单 5. Food.xml 文件的配置
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <foods> <choice>vegetables</choice> <vegetables> <vegetable name="tomato" class="vegetables.Tomato"> <property name="color" type="java.lang.String"> <value>red</value> </property> </vegetable> <!-- <vegetable name="potato" class="vegetables.Potato"> <property name="shape" type="java.lang.String"> <value>nice</value> </property> <property name="size" type="java.lang.String"> <value>big</value> </property> </vegetable>--> </vegetables> <fruits> <fruit name="pear" class="fruits.Pear"> <property name="shape" type="java.lang.String"> <value>nice</value> </property>> </fruit> </fruits> </foods> |
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(); }} |
清单 7. 运行结果
Hi,I am Tomato!My color is red. |
清单 8. 运行结果
Hi,I am Pear!My shape is nice. |
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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。
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-reflectxml/index.html
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