看Jive源代码研究

Jive源代码研究
作者：刘武东     来自：IBM

     地址：http://www.qqread.com/java/w820281060.html
　　前言

　　Jive是一个开放的Java源代码项目。其目标是建设一个开放结构的，强壮的，易于扩展的基于JSP的论坛。在其设计目标的指导下，其结构设计得非常得好，融合了很多新的观念，比如Design Pattern，可更换的Skin，可插入Plug等等。详细解读其源代码对于理解这些新的设计上的概念是很有裨益的。如果你对Design Pattern和Java语言有一定的了解，但是还是会时常迷惑于其中的话，不妨研究研究Jive源代码，一定会对其中的很多概念有更深入的理解。这篇文章源于我的Jive源代码研究笔记，希望能够提纲挈领，带领大家进入到这个美好的世界。当然，如果没有时间仔细地看源代码的话，看看这篇文章，我想也是会有一些帮助的。

　　再开始之前，需要指出的是，Jive中对Design Pattern的应用，并没有拘礼与GOF书中所给出的实现方法，而是有许多变通的地方。一方面，我想是由于具体的实际需要，另一方面，我想这也是设计观念进化的结果吧。因而，这些变通的地方，将是我讲解的重点。

　　整体结构概叙

　　基于一个OO的设计原则：面向接口编程，而不是针对实现编程。Jive在设计的时候，把其大部分的基本对象都设计为接口或者抽象类。在Jive中，基本的接口有Forum，ForumMessage，ForumThread，Group，User，Authorization和Query。我们可以很容易的从这些接口的名字来知道他们的功用，下面的类图给出了这些类之间的一些静态关系：


图1：Jive整体关系

　　你可能会有疑问，为什么会都是接口呢？这是基于扩展性考虑的。在Jive给出的实现中，所有的这些接口，Forum，ForumMessage，User等等，都使用数据库来实现的，一条消息，或者一个用户对应于数据库中的一条消息Jive使用了DbForum，DbForumMessage，DbUser等类来实现这些接口，通过JDBC来操作数据库，使之作为论坛的底层支撑。

　　然而，有时候，或许我们并不想使用数据库，比如我们想只是使用文件系统来作为论坛的底层支撑，这时候，我们需要做的只是编码实现了Forum等等接口的诸如FileFroum，FileForumMessage等对象，然后嵌入Jive中即可，原有的任何代码都可以不用改变！！！这就是面向接口编程的威力了！

　　下面来看看具体的设计和编码。

　　AbstractFactory模式和可扩展性

　　如果要实现较好的可扩展性，AbstractFactory模式确实是一件利器。如上面所说，如果要创建的Forum接口的不同实现，而又不想更改代码的话，就需要用到抽象工厂了。再Jive中，AuthorizationFactory类是一个抽象类，用来创建Authorization对象。这是一个抽象工厂，可以通过不同的子类来创建不同的Authorization对象。这个工厂的实现方法是：

　　在AuthorizationFactory中使用一个private static变量factory，用来引用具体的抽象工厂的实例：

　　private static AuthorizationFactory factory = null;

　　用一个private static的String，来指明具体的抽象工厂的子类类名：

　　private static String className ="com.coolservlets.forum.database.DbAuthorizationFactory";

　　然后是用一个private static的loadAuthorizationFactory方法来给这个factory变量赋值，生成具体的抽象工厂类：

   private static void loadAuthorizationFactory() {
        if (factory == null) {
            synchronized(className) {
                if (factory == null) {
                    String classNameProp = PropertyManager.getProperty(
                        "AuthorizationFactory.className"
                    );
                    if (classNameProp != null) {
                        className = classNameProp;
                    }
                    try {
                        Class c = Class.forName(className);
                        factory = (AuthorizationFactory)c.newInstance();
                    }
                    catch (Exception e) {
                        System.err.println("Exception loading class: " + e);
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
}

　　在static的getAuthorization方法返回一个Authorization的过程中，先初始化工厂类factory变量，然后用factory的createAuthorization方法来创建：

   public static Authorization getAuthorization(String username,
            String password) throws UnauthorizedException
    {
        loadAuthorizationFactory();
        return factory.createAuthorization(username, password);
}

　　不同的子类有不同的createAuthorization方法的实现。比如在DbAuthorizationFactory这个AuthorizationFactory的数据库实现子类中，createAuthorization方法是这样实现的：

   public Authorization createAuthorization(String username, String password)
            throws UnauthorizedException
    {
        if (username == null || password == null) {
            throw new UnauthorizedException();
        }
        password = StringUtils.hash(password);
        int userID = 0;
        Connection con = null;
        PreparedStatement pstmt = null;
        try {
            con = DbConnectionManager.getConnection();
            pstmt = con.prepareStatement(AUTHORIZE);
            pstmt.setString(1, username);
            pstmt.setString(2, password);

            ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
            if (!rs.next()) {
                throw new UnauthorizedException();
            }
            userID = rs.getInt(1);
        }
        catch( SQLException sqle ) {
            System.err.println("Exception in DbAuthorizationFactory:" + sqle);
            sqle.printStackTrace();
            throw new UnauthorizedException();
        }
        finally {
            try {  pstmt.close(); }
            catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
            try {  con.close();   }
            catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
        }
        return new DbAuthorization(userID);
    }

　　在这个类中，可以看到抽象类和具体的子类之间的关系，它们是如何协作的，又是如何划分抽象方法和非抽象方法的，这都是值得注意的地方。一般的，抽象方法需要子类来实现，而抽象类中的非抽象方法应该所有子类所能够共享的，或者可是说，是定义在抽象方法之上的较高层的方法。这确实是一个抽象工厂的好例子！虽然实现的方法已经和GOF中给出的实现相差较远了，但思想没变，这儿的实现，也确实是要巧妙的些。

　　还有就是静态方法的使用，使得这个类看起来有些Singleton的意味。这使得对于AbstractFactory的创建变得简单。

　　下面的类图给出了这个AbstractFactory的实现的总体情况：


图2：AbstractFactory模式的实现类图

　　在AuthorizationFactory中定义的其它方法，涉及到具体的如何创建Authorization，都是作为abstract方法出现，具体实现留给子类来完成。

　　这样，在需要生成一个Authorization的时候，只需要调用AuthorizationFactory的静态方法getAuthorization就可以了，由子类实现了具体的细节。

　　其它的，如同上面讲到的，在创建Forum的时候用的ForumFactory，具有同上面一样的实现，这就是模式之所以称为模式的所在了。

　　Proxy模式和权限控制

　　Proxy模式的功能有很多，比如远程代理，用来给远程对象提供一个本地代表；虚代理，用来为创建开大开销的对象提供缓冲，等等。在Jive中使用的是保护代理，为被保护的对象提供权限控制。

　　我们都知道在一个论坛中，权限的控制是必须的，否则论坛就很可能会被搞得一团糟。Jive中引入Proxy对象，Authorization接口以及权限描叙属类来提供对论坛的保护。

　　以ForumFactory为例，一个额外的ForumFactoryProxy来处理权限认证的工作，它为某一个ForumFactory提供了一个代理，保证只有授权的用户才能够存取ForumFactory的某些操作。实际上ForumFactory在这儿不仅仅只是一个生成Forum的类的，它更像是一个Forum的管理类。提供了添加，删除，枚举等等一系列的功能，而有些功能不是什么样的人都可以使用的，因而引入了另外的一个代理类来处理权限的问题。

　　当然，代理类需要继承ForumFactory，以使方法签名一致：

　　ForumFactoryProxy extends ForumFactory

　　在它的构造方法中，就提供了一个ForumFactory对象，这是需要被代理的对象；一个Authorization对象，提供用户信息；还有一个ForumPermissions，提供认证信息：

   public ForumFactoryProxy(ForumFactory factory, Authorization authorization,
            ForumPermissions permissions)
    {
        this.factory = factory;
        this.authorization = authorization;
        this.permissions = permissions;
    }

　　一般的代理过程都是这样的，在访问某个方法之前，必须接受权限的检查，以createForum为例：

   public Forum createForum(String name, String description)
            throws UnauthorizedException, ForumAlreadyExistsException
    {
        if (permissions.get(ForumPermissions.SYSTEM_ADMIN)) {
            Forum newForum = factory.createForum(name, description);
            return new ForumProxy(newForum, authorization, permissions);
        }
        else {
            throw new UnauthorizedException();
        }
}

　　下面给出这个模式的类图：


图3：Proxy模式的类图

　　这个模式的实现基本上和GOF中所给出的实现一致。在Jive中，几乎所有的接口，Forum，ForumMessage，ForumThread等等，都会有一个相应的Proxy对象来进行权限控制。而在创建具体的对象的时候，都是用相应的Proxy对象来代替原有的对象返回的。例如在ForumFactory的getInstance()方法中需要返回一个Forum的时候，Jive是这样做的：

public static ForumFactory getInstance(Authorization authorization) {
......
        ForumFactoryProxy proxy = new ForumFactoryProxy(factory,authorization, factory.getPermissions(authorization));
        return proxy;
}

　　因而，所有被创建的对象实际上都是Proxy对象，抽象工厂保证了没有权限验证的对象根本不会客户所得到，它们只会在Proxy的内部扮演角色，而永远不会被外部对象所存取，这样，就从根本上保证了论坛的安全。

　　Decorator模式和过滤器

　　一般的在OO设计中，而外功能的添加是通过继承来实现的，但是继承有的时候不够灵活，而且当功能的组合很多的时候，继承的子类就会成几何级数增长，使得类多的难以控制。正是基于这样的考虑，Decorator模式得以诞生。

　　Decorator模式相当于封装了某个特定的操作，当某个对象需要这个操作的时候，加上这个Decorator即可。并且，多个Decorator还可以组合，以提供更多的功能。

　　在Jive中，Decorator模式应用在一些过滤器（Filter）中。Filter提供对ForumMessage对象内容的重新构造。比如，当一个ForumMessage对象流过一个名为FilterCodeHighlight的过滤器后，存在于消息中的所有Java源代码文本，会被重新构造为具有语法高亮显示的消息。在比如，当经过了语法高亮修饰的消息再流过一个名为FilterHtml的过滤器后，消息中的HTML片断会被注释可以在HTML内部显示文本，这样就防止了用户输入了HTML控制标签后，使得页面显示不正常的问题。

　　Jive中，所有的过滤器继承于一个抽象类ForumMessageFilter，而ForumMessageFilter又实现了ForumMessage接口。也就是说，每一个过滤器实际上也是一个ForumMessage对象。

　　ForumMessageFilter中还封装一个ForumMessage对象。进行过滤的方法很简单，使用的是getBody()，比如在FilterCodeHighlight这个类中：

   public String getBody() {
        return highlightCode(message.getBody());
}

　　highlightCode是一个private方法，实施具体的过滤的细节。getBody()方法实际上是定义在ForumMessage接口中的，当调用过滤器的getBody()方法时，就能够得到结构重整后的ForumMessage对象了。这个对象可以被其他客户引用，也可以在传递给另外的过滤器，实施进一步的操作。

　　在实现一个具体的消息的过滤的时候，在Forum中有addForumMessageFilter()，applyFilters()方法，用来实现对过滤器的应用。

　　对一个Forum，使用addForumMessageFilter()方法添加一个Filter的时候，并没有指定一个具体的Message，而只是一个规则（Filter中封装了过滤规则），然后applyFilter()方法中，实施这些规则：

   public ForumMessage applyFilters(ForumMessage message) {
        //Loop through filters and apply them
        for (int i=0; i < filters.length; i++) {
            message = filters[i].clone(message);
        }
        return message;
}

　　过滤器的clone()方法，为过滤器复制消息体。这个方法的使用，分离了在过滤器中对于消息体和过滤规则的初始化过程，这也是一个值得借鉴的技巧！

　　下面给出Decorator模式的类图:


图4：Decorator模式的类图

　　我们可以看到Decorator模式实际上和Proxy模式是很相近的，但是它们代表两个不同的功能含义。Proxy模式提供一个对象的控制，而Decorator模式则是为对象提供额外的功能。

　　Iterator模式和论坛的浏览

　　Iterator模式用来分离数据结构和遍历算法，降低两者之间的耦合度，以使得同一个数据结构用不同的算法遍历时，仍能够具有相同的接口，另一方面，Iterator模式使得当改换遍历算法后，不需要更改程序的代码。

　　在Java的JDK中本身就定义有一个Iterator接口，在Iterator接口中仅仅定义了三个方法，hasNext()判断是否遍历完最后一个元素，next()方法返回要遍历的数据结构中一个对象，remove()则删除当前对象。Jive中使用IteratorProxy抽象类继承了这一接口。这儿Proxy的含义和上面一样，也就是说，这个IteratorProxy出了会实现Iterator的遍历功能外，还会有代理权限控制的功能。

　　对于论坛中的基本对象Forum，ForumThread，ForumMessage，Group，User都有相应的遍历器。比如对应于Forum接口有ForumIteratorProxy对象。这个ForumIteratorProxy遍历器就相当于一个封装了一系列Forum对象的集合类，通过定义好的接口hasNext()和next()可以方便的遍历这个集合，而并不需要知道是如何遍历这个集合的。遍历的算法可能很简单，也可能很复杂，但是对于外部的客户而言，这并没有任何的区别。

　　而对于论坛中具体的遍历方法，这取决于具体的实现，在Jive中给出的是数据库的实现。

　　我们就以MessageIteratorProxy为例，来讲解Iterator模式的用法。

　　DbThreadIterator对象实现了Iterator接口，是对于一个Thread中所有Message的遍历器，我们来看看它是如何实现的。

　　hasNext()判断在这个Thread中是不是还有下一条Message：

public boolean hasNext() {
     if (currentIndex+1 >= messages.length) {
            return false;
        }
        return true;
    }

　　next()方法从数据库中取出与在这个Thread中的下一条Message：

   public Object next() throws java.util.NoSuchElementException {
        ForumMessage message = null;
        if (nextMessage != null) {
            message = nextMessage;
            nextMessage = null;
        }
        else {
            message = getNextMessage();
            if (message == null) {
                throw new java.util.NoSuchElementException();
            }
        }
        return message;
    }

　　这样，通过对数据库的操作，DbThreadIterator实现了对一个Thread中所有Message遍历的方法。

　　再ForumThread接口中有messages()方法，返回在这个Thread中的所有Message的一个遍历器（Iterator），实际上也就是返回了一个Message的集合：

　　public Iterator messages();

　　在DbForumThread中实现了这个方法：

　　public Iterator messages() {return new DbThreadIterator(this);}

　　从DbForumThread的messages()方法中所返回的就是这个Thread中所有Message的一个遍历器，通过这个遍历器，我们就可以访问Thread中的所有的Message了。当然，事情还没有完，由于权限的问题，我们还需要构造这个遍历器的Proxy对象，然后通过这个Proxy对象来访问遍历器。

　　下面的类图给出了在Jive中Iterator模式的实现方法：


图5：Jive中Iterator模式的实现

　　在Jive中，因为在一个Thread之下，Message是按树形结构组织的，因而，当需要层级表示一个Thread中的Message之间的关系的时候，仅仅用上面讲到的线性的Iterator是不够的。这时候，对Iterator的概念进行推广，就引入了TreeWalker接口。

　　顾名思义，TreeWalker提供了遍历一个树和存取树上节点的方法：

public interface TreeWalker {
    public ForumMessage getRoot();
    public ForumMessage getChild(ForumMessage parent, int index);
    public int getChildCount(ForumMessage parent);
    public int getRecursiveChildCount(ForumMessage parent);
    public int getIndexOfChild(ForumMessage parent, ForumMessage child);
   public boolean isLeaf(ForumMessage node);
}

　　TreeWalker只是Iterator的简单推广，并没有Iterator应用的那么广泛，而且，也可以很容易的在TreeWalker上面在套一层Iterator的借口，让它在某些情况下行使Iterator的职责。这儿就不再多讨论了。

　　再此，Jive设计中所有涉及到的设计模式的地方，基本上都讲完了，看完了之后，是不是对设计模式有了更进一步的了解了呢？