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Thinking in Java 18

王朝java/jsp·作者佚名  2006-01-08
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第17章 项目

本章包含了一系列项目,它们都以本书介绍的内容为基础,并对早期的章节进行了一定程度的扩充。

与以前经历过的项目相比,这儿的大多数项目都明显要复杂得多,它们充分演示了新技术以及类库的运用。

17.1 文字处理

如果您有C或C++的经验,那么最开始可能会对Java控制文本的能力感到怀疑。事实上,我们最害怕的就是速度特别慢,这可能妨碍我们创造能力的发挥。然而,Java对应的工具(特别是String类)具有很强的功能,就象本节的例子展示的那样(而且性能也有一定程度的提升)。

正如大家即将看到的那样,建立这些例子的目的都是为了解决本书编制过程中遇到的一些问题。但是,它们的能力并非仅止于此。通过简单的改造,即可让它们在其他场合大显身手。除此以外,它们还揭示出了本书以前没有强调过的一项Java特性。

17.1.1 提取代码列表

对于本书每一个完整的代码列表(不是代码段),大家无疑会注意到它们都用特殊的注释记号起始与结束('//:'和'///:~')。之所以要包括这种标志信息,是为了能将代码从本书自动提取到兼容的源码文件中。在我的前一本书里,我设计了一个系统,可将测试过的代码文件自动合并到书中。但对于这本书,我发现一种更简便的做法是一旦通过了最初的测试,就把代码粘贴到书中。而且由于很难第一次就编译通过,所以我在书的内部编辑代码。但如何提取并测试代码呢?这个程序就是关键。如果你打算解决一个文字处理的问题,那么它也很有利用价值。该例也演示了String类的许多特性。

我首先将整本书都以ASCII文本格式保存成一个独立的文件。CodePackager程序有两种运行模式(在usageString有相应的描述):如果使用-p标志,程序就会检查一个包含了ASCII文本(即本书的内容)的一个输入文件。它会遍历这个文件,按照注释记号提取出代码,并用位于第一行的文件名来决定创建文件使用什么名字。除此以外,在需要将文件置入一个特殊目录的时候,它还会检查package语句(根据由package语句指定的路径选择)。

但这样还不够。程序还要对包(package)名进行跟踪,从而监视章内发生的变化。由于每一章使用的所有包都以c02,c03,c04等等起头,用于标记它们所属的是哪一章(除那些以com起头的以外,它们在对不同的章进行跟踪的时候会被忽略)——只要每一章的第一个代码列表包含了一个package,所以CodePackager程序能知道每一章发生的变化,并将后续的文件放到新的子目录里。

每个文件提取出来时,都会置入一个SourceCodeFile对象,随后再将那个对象置入一个集合(后面还会详尽讲述这个过程)。这些SourceCodeFile对象可以简单地保存在文件中,那正是本项目的第二个用途。如果直接调用CodePackager,不添加-p标志,它就会将一个“打包”文件作为输入。那个文件随后会被提取(释放)进入单独的文件。所以-p标志的意思就是提取出来的文件已被“打包”(packed)进入这个单一的文件。

但为什么还要如此麻烦地使用打包文件呢?这是由于不同的计算机平台用不同的方式在文件里保存文本信息。其中最大的问题是换行字符的表示方法;当然,还有可能存在另一些问题。然而,Java有一种特殊类型的IO数据流——DataOutputStream——它可以保证“无论数据来自何种机器,只要使用一个DataInputStream收取这些数据,就可用本机正确的格式保存它们”。也就是说,Java负责控制与不同平台有关的所有细节,而这正是Java最具魅力的一点。所以-p标志能将所有东西都保存到单一的文件里,并采用通用的格式。用户可从Web下载这个文件以及Java程序,然后对这个文件运行CodePackager,同时不指定-p标志,文件便会释放到系统中正确的场所(亦可指定另一个子目录;否则就在当前目录创建子目录)。为确保不会留下与特定平台有关的格式,凡是需要描述一个文件或路径的时候,我们就使用File对象。除此以外,还有一项特别的安全措施:在每个子目录里都放入一个空文件;那个文件的名字指出在那个子目录里应找到多少个文件。

下面是完整的代码,后面会对它进行详细的说明:

959-968页程序

我们注意到package语句已经作为注释标志出来了。由于这是本章的第一个程序,所以package语句是必需的,用它告诉CodePackager已改换到另一章。但是把它放入包里却会成为一个问题。当我们创建一个包的时候,需要将结果程序同一个特定的目录结构联系在一起,这一做法对本书的大多数例子都是适用的。但在这里,CodePackager程序必须在一个专用的目录里编译和运行,所以package语句作为注释标记出去。但对CodePackager来说,它“看起来”依然象一个普通的package语句,因为程序还不是特别复杂,不能侦查到多行注释(没有必要做得这么复杂,这里只要求方便就行)。

头两个类是“支持/工具”类,作用是使程序剩余的部分在编写时更加连贯,也更便于阅读。第一个是Pr,它类似ANSI C的perror库,两者都能打印出一条错误提示消息(但同时也会退出程序)。第二个类将文件的创建过程封装在内,这个过程已在第10章介绍过了;大家已经知道,这样做很快就会变得非常累赘和麻烦。为解决这个问题,第10章提供的方案致力于新类的创建,但这儿的“静态”方法已经使用过了。在那些方法中,正常的违例会被捕获,并相应地进行处理。这些方法使剩余的代码显得更加清爽,更易阅读。

帮助解决问题的第一个类是SourceCodeFile(源码文件),它代表本书一个源码文件包含的所有信息(内容、文件名以及目录)。它同时还包含了一系列String常数,分别代表一个文件的开始与结束;在打包文件内使用的一个标记;当前系统的换行符;文件路径分隔符(注意要用System.getProperty()侦查本地版本是什么);以及一大段版权声明,它是从下面这个Copyright.txt文件里提取出来的:

969-967页程序

从一个打包文件中提取文件时,当初所用系统的文件分隔符也会标注出来,以便用本地系统适用的符号替换它。

当前章的子目录保存在chapter字段中,它初始化成c02(大家可注意一下第2章的列表正好没有包含一个打包语句)。只有在当前文件里发现一个package(打包)语句时,chapter字段才会发生改变。

1. 构建一个打包文件

第一个构建器用于从本书的ASCII文本版里提取出一个文件。发出调用的代码(在列表里较深的地方)会读入并检查每一行,直到找到与一个列表的开头相符的为止。在这个时候,它就会新建一个SourceCodeFile对象,将第一行的内容(已经由调用代码读入了)传递给它,同时还要传递BufferedReader对象,以便在这个缓冲区中提取源码列表剩余的内容。

从这时起,大家会发现String方法被频繁运用。为提取出文件名,需调用substring()的过载版本,令其从一个起始偏移开始,一直读到字串的末尾,从而形成一个“子串”。为算出这个起始索引,先要用length()得出startMarker的总长,再用trim()删除字串头尾多余的空格。第一行在文件名后也可能有一些字符;它们是用indexOf()侦测出来的。若没有发现找到我们想寻找的字符,就返回-1;若找到那些字符,就返回它们第一次出现的位置。注意这也是indexOf()的一个过载版本,采用一个字串作为参数,而非一个字符。

解析出并保存好文件名后,第一行会被置入字串contents中(该字串用于保存源码清单的完整正文)。随后,将剩余的代码行读入,并合并进入contents字串。当然事情并没有想象的那么简单,因为特定的情况需加以特别的控制。一种情况是错误检查:若直接遇到一个startMarker(起始标记),表明当前操作的这个代码列表没有设置一个结束标记。这属于一个出错条件,需要退出程序。

另一种特殊情况与package关键字有关。尽管Java是一种自由形式的语言,但这个程序要求package关键字必须位于行首。若发现package关键字,就通过检查位于开头的空格以及位于末尾的分号,从而提取出包名(注意亦可一次单独的操作实现,方法是使用过载的substring(),令其同时检查起始和结束索引位置)。随后,将包名中的点号替换成特定的文件分隔符——当然,这里要假设文件分隔符仅有一个字符的长度。尽管这个假设可能对目前的所有系统都是适用的,但一旦遇到问题,一定不要忘了检查一下这里。

默认操作是将每一行都连接到contents里,同时还有换行字符,直到遇到一个endMarker(结束标记)为止。该标记指出构建器应当停止了。若在endMarker之前遇到了文件结尾,就认为存在一个错误。

2. 从打包文件中提取

第二个构建器用于将源码文件从打包文件中恢复(提取)出来。在这儿,作为调用者的方法不必担心会跳过一些中间文本。打包文件包含了所有源码文件,它们相互间紧密地靠在一起。需要传递给该构建器的仅仅是一个BufferedReader,它代表着“信息源”。构建器会从中提取出自己需要的信息。但在每个代码列表开始的地方还有一些配置信息,它们的身份是用packMarker(打包标记)指出的。若packMarker不存在,意味着调用者试图用错误的方法来使用这个构建器。

一旦发现packMarker,就会将其剥离出来,并提取出目录名(用一个'#'结尾)以及文件名(直到行末)。不管在哪种情况下,旧分隔符都会被替换成本地适用的一个分隔符,这是用String replace()方法实现的。老的分隔符被置于打包文件的开头,在代码列表稍靠后的一部分即可看到是如何把它提取出来的。

构建器剩下的部分就非常简单了。它读入每一行,把它合并到contents里,直到遇见endMarker为止。

3. 程序列表的存取

接下来的一系列方法是简单的访问器:directory()、filename()(注意方法可能与字段有相同的拼写和大小写形式)和contents()。而hasFile()用于指出这个对象是否包含了一个文件(很快就会知道为什么需要这个)。

最后三个方法致力于将这个代码列表写进一个文件——要么通过writePacked()写入一个打包文件,要么通过writeFile()写入一个Java源码文件。writePacked()需要的唯一东西就是DataOutputStream,它是在别的地方打开的,代表着准备写入的文件。它先把头信息置入第一行,再调用writeBytes()将contents(内容)写成一种“通用”格式。

准备写Java源码文件时,必须先把文件建好。这是用IO.psOpen()实现的。我们需要向它传递一个File对象,其中不仅包含了文件名,也包含了路径信息。但现在的问题是:这个路径实际存在吗?用户可能决定将所有源码目录都置入一个完全不同的子目录,那个目录可能是尚不存在的。所以在正式写每个文件之前,都要调用File.mkdirs()方法,建好我们想向其中写入文件的目录路径。它可一次性建好整个路径。

4. 整套列表的包容

以子目录的形式组织代码列表是非常方便的,尽管这要求先在内存中建好整套列表。之所以要这样做,还有另一个很有说服力的原因:为了构建更“健康”的系统。也就是说,在创建代码列表的每个子目录时,都会加入一个额外的文件,它的名字包含了那个目录内应有的文件数目。

DirMap类可帮助我们实现这一效果,并有效地演示了一个“多重映射”的概述。这是通过一个散列表(Hashtable)实现的,它的“键”是准备创建的子目录,而“值”是包含了那个特定目录中的SourceCodeFile对象的Vector对象。所以,我们在这儿并不是将一个“键”映射(或对应)到一个值,而是通过对应的Vector,将一个键“多重映射”到一系列值。尽管这听起来似乎很复杂,但具体实现时却是非常简单和直接的。大家可以看到,DirMap类的大多数代码都与向文件中的写入有关,而非与“多重映射”有关。与它有关的代码仅极少数而已。

可通过两种方式建立一个DirMap(目录映射或对应)关系:默认构建器假定我们希望目录从当前位置向下展开,而另一个构建器让我们为起始目录指定一个备用的“绝对”路径。

add()方法是一个采取的行动比较密集的场所。首先将directory()从我们想添加的SourceCodeFile里提取出来,然后检查散列表(Hashtable),看看其中是否已经包含了那个键。如果没有,就向散列表加入一个新的Vector,并将它同那个键关联到一起。到这时,不管采取的是什么途径,Vector都已经就位了,可以将它提取出来,以便添加SourceCodeFile。由于Vector可象这样同散列表方便地合并到一起,所以我们从两方面都能感觉得非常方便。

写一个打包文件时,需打开一个准备写入的文件(当作DataOutputStream打开,使数据具有“通用”性),并在第一行写入与老的分隔符有关的头信息。接着产生对Hashtable键的一个Enumeration(枚举),并遍历其中,选择每一个目录,并取得与那个目录有关的Vector,使那个Vector中的每个SourceCodeFile都能写入打包文件中。

用write()将Java源码文件写入它们对应的目录时,采用的方法几乎与writePackedFile()完全一致,因为两个方法都只需简单调用SourceCodeFile中适当的方法。但在这里,根路径会传递给SourceCodeFile.writeFile()。所有文件都写好后,名字中指定了已写文件数量的那个附加文件也会被写入。

5. 主程序

前面介绍的那些类都要在CodePackager中用到。大家首先看到的是用法字串。一旦最终用户不正确地调用了程序,就会打印出介绍正确用法的这个字串。调用这个字串的是usage()方法,同时还要退出程序。main()唯一的任务就是判断我们希望创建一个打包文件,还是希望从一个打包文件中提取什么东西。随后,它负责保证使用的是正确的参数,并调用适当的方法。

创建一个打包文件时,它默认位于当前目录,所以我们用默认构建器创建DirMap。打开文件后,其中的每一行都会读入,并检查是否符合特殊的条件:

(1) 若行首是一个用于源码列表的起始标记,就新建一个SourceCodeFile对象。构建器会读入源码列表剩下的所有内容。结果产生的句柄将直接加入DirMap。

(2) 若行首是一个用于源码列表的结束标记,表明某个地方出现错误,因为结束标记应当只能由SourceCodeFile构建器发现。

提取/释放一个打包文件时,提取出来的内容可进入当前目录,亦可进入另一个备用目录。所以需要相应地创建DirMap对象。打开文件,并将第一行读入。老的文件路径分隔符信息将从这一行中提取出来。随后根据输入来创建第一个SourceCodeFile对象,它会加入DirMap。只要包含了一个文件,新的SourceCodeFile对象就会创建并加入(创建的最后一个用光输入内容后,会简单地返回,然后hasFile()会返回一个错误)。

17.1.2 检查大小写样式

尽管对涉及文字处理的一些项目来说,前例显得比较方便,但下面要介绍的项目却能立即发挥作用,因为它执行的是一个样式检查,以确保我们的大小写形式符合“事实上”的Java样式标准。它会在当前目录中打开每个.java文件,并提取出所有类名以及标识符。若发现有不符合Java样式的情况,就向我们提出报告。

为了让这个程序正确运行,首先必须构建一个类名,将它作为一个“仓库”,负责容纳标准Java库中的所有类名。为达到这个目的,需遍历用于标准Java库的所有源码子目录,并在每个子目录都运行ClassScanner。至于参数,则提供仓库文件的名字(每次都用相同的路径和名字)和命令行开关-a,指出类名应当添加到该仓库文件中。

为了用程序检查自己的代码,需要运行它,并向它传递要使用的仓库文件的路径与名字。它会检查当前目录中的所有类和标识符,并告诉我们哪些没有遵守典型的Java大写写规范。

要注意这个程序并不是十全十美的。有些时候,它可能报告自己查到一个问题。但当我们仔细检查代码的时候,却发现没有什么需要更改的。尽管这有点儿烦人,但仍比自己动手检查代码中的所有错误强得多。

下面列出源代码,后面有详细的解释:

974-980页程序

MultiStringMap类是个特殊的工具,允许我们将一组字串与每个键项对应(映射)起来。和前例一样,这里也使用了一个散列表(Hashtable),不过这次设置了继承。该散列表将键作为映射成为Vector值的单一的字串对待。add()方法的作用很简单,负责检查散列表里是否存在一个键。如果不存在,就在其中放置一个。getVector()方法为一个特定的键产生一个Vector;而printValues()将所有值逐个Vector地打印出来,这对程序的调试非常有用。

为简化程序,来自标准Java库的类名全都置入一个Properties(属性)对象中(来自标准Java库)。记住Properties对象实际是个散列表,其中只容纳了用于键和值项的String对象。然而仅需一次方法调用,我们即可把它保存到磁盘,或者从磁盘中恢复。实际上,我们只需要一个名字列表,所以为键和值都使用了相同的对象。

针对特定目录中的文件,为找出相应的类与标识符,我们使用了两个MultiStringMap:classMap以及identMap。此外在程序启动的时候,它会将标准类名仓库装载到名为classes的Properties对象中。一旦在本地目录发现了一个新类名,也会将其加入classes以及classMap。这样一来,classMap就可用于在本地目录的所有类间遍历,而且可用classes检查当前标记是不是一个类名(它标记着对象或方法定义的开始,所以收集接下去的记号——直到碰到一个分号——并将它们都置入identMap)。

ClassScanner的默认构建器会创建一个由文件名构成的列表(采用FilenameFilter的JavaFilter实现形式,参见第10章)。随后会为每个文件名都调用scanListing()。

在scanListing()内部,会打开源码文件,并将其转换成一个StreamTokenizer。根据Java帮助文档,将true传递给slashStartComments()和slashSlashComments()的本意应当是剥除那些注释内容,但这样做似乎有些问题(在Java 1.0中几乎无效)。所以相反,那些行被当作注释标记出去,并用另一个方法来提取注释。为达到这个目的,'/'必须作为一个原始字符捕获,而不是让StreamTokeinzer将其当作注释的一部分对待。此时要用ordinaryChar()方法指示StreamTokenizer采取正确的操作。同样的道理也适用于点号('.'),因为我们希望让方法调用分离出单独的标识符。但对下划线来说,它最初是被StreamTokenizer当作一个单独的字符对待的,但此时应把它留作标识符的一部分,因为它在static final值中以TT_EOF等等形式使用。当然,这一点只对目前这个特殊的程序成立。wordChars()方法需要取得我们想添加的一系列字符,把它们留在作为一个单词看待的记号中。最后,在解析单行注释或者放弃一行的时候,我们需要知道一个换行动作什么时候发生。所以通过调用eollsSignificant(true),换行符(EOL)会被显示出来,而不是被StreamTokenizer吸收。

scanListing()剩余的部分将读入和检查记号,直至文件尾。一旦nextToken()返回一个final static值——StreamTokenizer.TT_EOF,就标志着已经抵达文件尾部。

若记号是个'/',意味着它可能是个注释,所以就调用eatComments(),对这种情况进行处理。我们在这儿唯一感兴趣的其他情况是它是否为一个单词,当然还可能存在另一些特殊情况。

如果单词是class(类)或interface(接口),那么接着的记号就应当代表一个类或接口名字,并将其置入classes和classMap。若单词是import或者package,那么我们对这一行剩下的东西就没什么兴趣了。其他所有东西肯定是一个标识符(这是我们感兴趣的),或者是一个关键字(对此不感兴趣,但它们采用的肯定是小写形式,所以不必兴师动众地检查它们)。它们将加入到identMap。

discardLine()方法是一个简单的工具,用于查找行末位置。注意每次得到一个新记号时,都必须检查行末。

只要在主解析循环中碰到一个正斜杠,就会调用eatComments()方法。然而,这并不表示肯定遇到了一条注释,所以必须将接着的记号提取出来,检查它是一个正斜杠(那么这一行会被丢弃),还是一个星号。但假如两者都不是,意味着必须在主解析循环中将刚才取出的记号送回去!幸运的是,pushBack()方法允许我们将当前记号“压回”输入数据流。所以在主解析循环调用nextToken()的时候,它能正确地得到刚才送回的东西。

为方便起见,classNames()方法产生了一个数组,其中包含了classes集合中的所有名字。这个方法未在程序中使用,但对代码的调试非常有用。

接下来的两个方法是实际进行检查的地方。在checkClassNames()中,类名从classMap提取出来(请记住,classMap只包含了这个目录内的名字,它们按文件名组织,所以文件名可能伴随错误的类名打印出来)。为做到这一点,需要取出每个关联的Vector,并遍历其中,检查第一个字符是否为小写。若确实为小写,则打印出相应的出错提示消息。

在checkIdentNames()中,我们采用了一种类似的方法:每个标识符名字都从identMap中提取出来。如果名字不在classes列表中,就认为它是一个标识符或者关键字。此时会检查一种特殊情况:如果标识符的长度等于3或者更长,而且所有字符都是大写的,则忽略此标识符,因为它可能是一个static final值,比如TT_EOF。当然,这并不是一种完美的算法,但它假定我们最终会注意到任何全大写标识符都是不合适的。

这个方法并不是报告每一个以大写字符开头的标识符,而是跟踪那些已在一个名为reportSet()的Vector中报告过的。它将Vector当作一个“集合”对待,告诉我们一个项目是否已在那个集合中。该项目是通过将文件名和标识符连接起来生成的。若元素不在集合中,就加入它,然后产生报告。

程序列表剩下的部分由main()构成,它负责控制命令行参数,并判断我们是准备在标准Java库的基础上构建由一系列类名构成的“仓库”,还是想检查已写好的那些代码的正确性。不管在哪种情况下,都会创建一个ClassScanner对象。

无论准备构建一个“仓库”,还是准备使用一个现成的,都必须尝试打开现有仓库。通过创建一个File对象并测试是否存在,就可决定是否打开文件并在ClassScanner中装载classes这个Properties列表(使用load())。来自仓库的类将追加到由ClassScanner构建器发现的类后面,而不是将其覆盖。如果仅提供一个命令行参数,就意味着自己想对类名和标识符名字进行一次检查。但假如提供两个参数(第二个是"-a"),就表明自己想构成一个类名仓库。在这种情况下,需要打开一个输出文件,并用Properties.save()方法将列表写入一个文件,同时用一个字串提供文件头信息。

17.2 方法查找工具

第11章介绍了Java 1.1新的“反射”概念,并利用这个概念查询一个特定类的方法——要么是由所有方法构成的一个完整列表,要么是这个列表的一个子集(名字与我们指定的关键字相符)。那个例子最大的好处就是能自动显示出所有方法,不强迫我们在继承结构中遍历,检查每一级的基础类。所以,它实际是我们节省编程时间的一个有效工具:因为大多数Java方法的名字都规定得非常全面和详尽,所以能有效地找出那些包含了一个特殊关键字的方法名。若找到符合标准的一个名字,便可根据它直接查阅联机帮助文档。

但第11的那个例子也有缺陷,它没有使用AWT,仅是一个纯命令行的应用。在这儿,我们准备制作一个改进的GUI版本,能在我们键入字符的时候自动刷新输出,也允许我们在输出结果中进行剪切和粘贴操作:

983-987页程序

程序中的有些东西已在以前见识过了。和本书的许多GUI程序一样,这既可作为一个独立的应用程序使用,亦可作为一个程序片(Applet)使用。此外,StripQualifiers类与它在第11章的表现是完全一样的。

GUI包含了一个名为name的“文本字段”(TextField),或在其中输入想查找的类名;还包含了另一个文本字段,名为searchFor,可选择性地在其中输入一定的文字,希望在方法列表中查找那些文字。Checkbox(复选框)允许我们指出最终希望在输出中使用完整的名字,还是将前面的各种限定信息删去。最后,结果显示于一个“文本区域”(TextArea)中。

大家会注意到这个程序未使用任何按钮或其他组件,不能用它们开始一次搜索。这是由于无论文本字段还是复选框都会受到它们的“侦听者(Listener)对象的监视。只要作出一项改变,结果列表便会立即更新。若改变了name字段中的文字,新的文字就会在NameL类中捕获。若文字不为空,则在Class.forName()中用于尝试查找类。当然,在文字键入期间,名字可能会变得不完整,而Class.forName()会失败,这意味着它会“掷”出一个违例。该违例会被捕获,TextArea会随之设为“Nomatch”(没有相符)。但只要键入了一个正确的名字(大小写也算在内),Class.forName()就会成功,而getMethods()和getConstructors()会分别返回由Method和Constructor对象构成的一个数组。这些数组中的每个对象都会通过toString()转变成一个字串(这样便产生了完整的方法或构建器签名),而且两个列表都会合并到n中——一个独立的字串数组。数组n属于DisplayMethods类的一名成员,并在调用reDisplay()时用于显示的更新。

若改变了Checkbox或searchFor组件,它们的“侦听者”会简单地调用reDisplay()。reDisplay()会创建一个临时数组,其中包含了名为rs的字串(rs代表“结果集”——Result Set)。结果集要么直接从n复制(没有find关键字),要么选择性地从包含了find关键字的n中的字串复制。最后会检查strip Checkbox,看看用户是不是希望将名字中多余的部分删除(默认为“是”)。若答案是肯定的,则用StripQualifiers.strip()做这件事情;反之,就将列表简单地显示出来。

在init()中,大家也许认为在设置布局时需要进行大量繁重的工作。事实上,组件的布置完全可能只需要极少的工作。但象这样使用BorderLayout的好处是它允许用户改变窗口的大小,并特别能使TextArea(文本区域)更大一些,这意味着我们可以改变大小,以便毋需滚动即可看到更长的名字。

编程时,大家会发现特别有必要让这个工具处于运行状态,因为在试图判断要调用什么方法的时候,它提供了最好的方法之一。

17.3 复杂性理论

下面要介绍的程序的前身是由Larry O'Brien原创的一些代码,并以由Craig Reynolds于1986年编制的“Boids”程序为基础,当时是为了演示复杂性理论的一个特殊问题,名为“凸显”(Emergence)。

这儿要达到的目标是通过为每种动物都规定少许简单的规则,从而逼真地再现动物的群聚行为。每个动物都能看到看到整个环境以及环境中的其他动物,但它只与一系列附近的“群聚伙伴”打交道。动物的移动基于三个简单的引导行为:

(1) 分隔:避免本地群聚伙伴过于拥挤。

(2) 方向:遵从本地群聚伙伴的普遍方向。

(3) 聚合:朝本地群聚伙伴组的中心移动。

更复杂的模型甚至可以包括障碍物的因素,动物能预知和避免与障碍冲突的能力,所以它们能围绕环境中的固定物体自由活动。除此以外,动物也可能有自己的特殊目标,这也许会造成群体按特定的路径前进。为简化讨论,避免障碍以及目标搜寻的因素并未包括到这里建立的模型中。

尽管计算机本身比较简陋,而且采用的规则也相当简单,但结果看起来是真实的。也就是说,相当逼真的行为从这个简单的模型中“凸显”出来了。

程序以合成到一起的应用程序/程序片的形式提供:

989-995页程序

尽管这并非对Craig Reynold的“Boids”例子中的行为完美重现,但它却展现出了自己独有的迷人之外。通过对数字进行调整,即可进行全面的修改。至于与这种群聚行为有关的更多的情况,大家可以访问Craig Reynold的主页——在那个地方,甚至还提供了Boids一个公开的3D展示版本:

http://www.hmt.com/cwr/boids.html

为了将这个程序作为一个程序片运行,请在HTML文件中设置下述程序片标志:

995页中程序

17.4 总结

通过本章的学习,大家知道运用Java可做到一些较复杂的事情。通过这些例子亦可看出,尽管Java必定有自己的局限,但受那些局限影响的主要是性能(比如写好文字处理程序后,会发现C++的版本要快得多——这部分是由于IO库做得不完善造成的;而在你读到本书的时候,情况也许已发生了变化。但Java的局限也仅此而已,它在语言表达方面的能力是无以伦比的。利用Java,几乎可以表达出我们想得到的任何事情。而与此同时,Java在表达的方便性和易读性上,也做足了功夫。所以在使用Java时,一般不会陷入其他语言常见的那种复杂境地。使用那些语言时,会感觉它们象一个爱唠叨的老太婆,哪有Java那样清纯、简练!而且通过Java 1.2的JFC/Swing库,AWT的表达能力和易用性甚至又得到了进一步的增强。

17.5 练习

(1) (稍微有些难度)改写FieldOBeasts.java,使它的状态能够保持固定。加上一些按钮,允许用户保存和恢复不同的状态文件,并从它们断掉的地方开始继续运行。请先参考第10章的CADState.java,再决定具体怎样做。

(2) (大作业)以FieldOBeasts.java作为起点,构造一个自动化交通仿真系统。

(3) (大作业)以ClassScanner.java作为起点,构造一个特殊的工具,用它找出那些虽然定义但从未用过的方法和字段。

(4) (大作业)利用JDBC,构造一个联络管理程序。让这个程序以一个平面文件数据库为基础,其中包含了名字、地址、电话号码、E-mail地址等联系资料。应该能向数据库里方便地加入新名字。键入要查找的名字时,请采用在第15章的VLookup.java里介绍过的那种名字自动填充技术。

 
 
 
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靜靜地坐在廢墟上,四周的荒凉一望無際,忽然覺得,淒涼也很美
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