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关于 Java 常用工具您不知道的 5 件事

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简介: 有些 Java™ 工具无法分类,只能算作 “有用的东西”。本期 5 件事系列 将介绍一些您乐于拥有的工具,即使您将它们放到厨房抽屉里。

很多年前,当我还是高中生的时候,我曾考虑以小说作家作为我的职业追求,我订阅了一本 Writer's Digest 杂志。我记得其中有篇专栏文章,是关于 “太小而难以保存的线头”,专栏作者描述厨房储物抽屉中放满了无法分类的玩意儿。这句话我一直铭记在心,它正好用来描述本文的内容,本系列的最后一篇(至少目前是这样)。

Java 平台就充满了这样的 “线头” — 有用的命令行工具和库,大多数 Java 开发人员甚至都不知道,更别提使用了。其中很多无法划分到之前的 5 件事 系列 的编程分类中,但不管怎样,尝试一下:有些说不定会在您编程的厨房抽屉中占得一席之地。

1. StAX

在千禧年左右,当 XML 第一次出现在很多 Java 开发人员面前时,有两种基本的解析 XML 文件的方法。SAX 解析器实际是由程序员对事件调用一系列回调方法的大型状态机。DOM 解析器将整个 XML 文档加入内存,并切割成离散的对象,它们连接在一起形成一个树。该树描述了文档的整个 XML Infoset 表示法。这两个解析器都有缺点:SAX 太低级,无法使用,DOM 代价太大,尤其对于大的 XML 文件 — 整个树成了一个庞然大物。

幸运的是,Java 开发人员找到第三种方法来解析 XML 文件,通过对文档建模成 “节点”,它们可以从文档流中一次取出一个,检查,然后处理或丢弃。这些 “节点” 的 “流” 提供了 SAX 和 DOM 的中间地带,名为 “Streaming API for XML”,或者叫做StAX。(此缩写用于区分新的 API 与原来的 SAX 解析器,它与此同名。)StAX 解析器后来包装到了 JDK 中,在 javax.xml.stream 包。

使用 StAX 相当简单:实例化 XMLEventReader,将它指向一个格式良好的 XML 文件,然后一次 “拉出” 一个节点(通常用 while 循环),查看。例如,在清单 1 中,列举出了 Ant 构造脚本中的所有目标:


清单 1. 只是让 StAX 指向目标

import java.io.*;
import javax.xml.namespace.QName;
import javax.xml.stream.*;
import javax.xml.stream.events.*;
import javax.xml.stream.util.*;

public class Targets
{
    public static void main(String[] args)
        throws Exception
    {
        for (String arg : args)
        {
            XMLEventReader xsr = 
                XMLInputFactory.newInstance()
                    .createXMLEventReader(new FileReader(arg));
            while (xsr.hasNext())
            {
                XMLEvent evt = xsr.nextEvent();
                switch (evt.getEventType())
                {
                    case XMLEvent.START_ELEMENT:
                    {
                        StartElement se = evt.asStartElement();
                        if (se.getName().getLocalPart().equals("target"))
                        {
                            Attribute targetName = 
                                se.getAttributeByName(new QName("name"));
                            // Found a target!
                            System.out.println(targetName.getValue());
                        }
                        break;
                    }
                    // Ignore everything else
                }
            }
        }
    }
} 

StAX 解析器不会替换所有的 SAX 和 DOM 代码。但肯定会让某些任务容易些。尤其对完成不需要知道 XML 文档整个树结构的任务相当方便。

请注意,如果事件对象级别太高,无法使用,StAX 也有一个低级 API 在 XMLStreamReader 中。尽管也许没有阅读器有用,StAX 还有一个 XMLEventWriter,同样,还有一个 XMLStreamWriter 类用于 XML 输出。


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2. ServiceLoader

Java 开发人员经常希望将使用和创建组件的内容区分开来。这通常是通过创建一个描述组件动作的接口,并使用某种中介创建组件实例来完成的。很多开发人员使用 Spring 框架来完成,但还有其他的方法,它比 Spring 容器更轻量级。

java.util 的 ServiceLoader 类能读取隐藏在 JAR 文件中的配置文件,并找到接口的实现,然后使这些实现成为可选择的列表。例如,如果您需要一个私仆(personal-servant)组件来完成任务,您可以使用清单 2 中的代码来实现:


清单 2. IPersonalServant

public interface IPersonalServant
{
    // Process a file of commands to the servant
    public void process(java.io.File f)
        throws java.io.IOException;
    public boolean can(String command);
} 

can() 方法可让您确定所提供的私仆实现是否满足需求。清单 3 中的 ServiceLoader 的 IPersonalServant 列表基本上满足需求:


清单 3. IPersonalServant 行吗?

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Servant
{
    public static void main(String[] args)
        throws IOException
    {
        ServiceLoader<IPersonalServant> servantLoader = 
            ServiceLoader.load(IPersonalServant.class);

        IPersonalServant i = null;
        for (IPersonalServant ii : servantLoader)
            if (ii.can("fetch tea"))
                i = ii;

        if (i == null)
            throw new IllegalArgumentException("No suitable servant found");
        
        for (String arg : args)
        {
            i.process(new File(arg));
        }
    }
} 

假设有此接口的实现,如清单 4:


清单 4. Jeeves 实现了 IPersonalServant

import java.io.*;

public class Jeeves
    implements IPersonalServant
{
    public void process(File f)
    {
        System.out.println("Very good, sir.");
    }
    public boolean can(String cmd)
    {
        if (cmd.equals("fetch tea"))
            return true;
        else
            return false;
    }
} 

剩下的就是配置包含实现的 JAR 文件,让 ServiceLoader 能识别 — 这可能会非常棘手。JDK 想要 JAR 文件有一个 META-INF/services 目录,它包含一个文本文件,其文件名与接口类名完全匹配 — 本例中是 META-INF/services/IPersonalServant。接口类名的内容是实现的名称,每行一个,如清单 5:


清单 5. META-INF/services/IPersonalServant

Jeeves   # comments are OK



幸运的是,Ant 构建系统(自 1.7.0 以来)包含一个对 jar 任务的服务标签,让这相对容易,见清单 6:


清单 6. Ant 构建的 IPersonalServant
				
    <target name="serviceloader" depends="build">
        <jar destfile="misc.jar" basedir="./classes">
            <service type="IPersonalServant">
                <provider classname="Jeeves" />
            </service>
        </jar>
    </target>
 

这里,很容易调用 IPersonalServant,让它执行命令。然而,解析和执行这些命令可能会非常棘手。这又是另一个 “小线头”。


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3. Scanner

有无数 Java 工具能帮助您构建解析器,很多函数语言已成功构建解析器函数库(解析器选择器)。但如果要解析的是逗号分隔值文件,或空格分隔文本文件,又怎么办呢?大多数工具用在此处就过于隆重了,而 String.split() 又不够。(对于正则表达式,请记住一句老话:“ 您有一个问题,用正则表达式解决。那您就有两个问题了。”)

Java 平台的 Scanner 类会是这些类中您最好的选择。以轻量级文本解析器为目标,Scanner 提供了一个相对简单的 API,用于提取结构化文本,并放入强类型的部分。想象一下,如果您愿意,一组类似 DSL 的命令(源自 Terry Pratchett Discworld 小说)排列在文本文件中,如清单 7:


清单 7. Igor 的任务

fetch 1 head
fetch 3 eye
fetch 1 foot
attach foot to head
attach eye to head
admire
 

您,或者是本例中称为 Igor的私仆,能轻松使用 Scanner 解析这组违法命令,如清单 8 所示:


清单 8. Igor 的任务,由 Scanner 解析

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Igor
    implements IPersonalServant
{
    public boolean can(String cmd)
    {
        if (cmd.equals("fetch body parts"))
            return true;
        if (cmd.equals("attach body parts"))
            return true;
        else
            return false;
    }
    public void process(File commandFile)
        throws FileNotFoundException
    {
        Scanner scanner = new Scanner(commandFile);
        // Commands come in a verb/number/noun or verb form
        while (scanner.hasNext())
        {
            String verb = scanner.next();
            if (verb.equals("fetch"))
            {
                int num = scanner.nextInt();
                String type = scanner.next();
                fetch (num, type);
            }
            else if (verb.equals("attach"))
            {
                String item = scanner.next();
                String to = scanner.next();
                String target = scanner.next();
                attach(item, target);
            }
            else if (verb.equals("admire"))
            {
                admire();
            }
            else
            {
                System.out.println("I don't know how to " 
                    + verb + ", marthter.");
            }
        }
    }
    
    public void fetch(int number, String type)
    {
        if (parts.get(type) == null)
        {
            System.out.println("Fetching " + number + " " 
                + type + (number > 1 ? "s" : "") + ", marthter!");
            parts.put(type, number);
        }
        else
        {
            System.out.println("Fetching " + number + " more " 
                + type + (number > 1 ? "s" : "") + ", marthter!");
            Integer currentTotal = parts.get(type);
            parts.put(type, currentTotal + number);
        }
        System.out.println("We now have " + parts.toString());
    }
    
    public void attach(String item, String target)
    {
        System.out.println("Attaching the " + item + " to the " +
            target + ", marthter!");
    }
    
    public void admire()
    {
        System.out.println("It'th quite the creathion, marthter");
    }
    
    private Map<String, Integer> parts = new HashMap<String, Integer>();
}



假设 Igor 已在 ServantLoader 中注册,可以很方便地将 can() 调用改得更实用,并重用前面的 Servant 代码,如清单 9 所示:


清单 9. Igor 做了什么

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Servant
{
    public static void main(String[] args)
        throws IOException
    {
        ServiceLoader<IPersonalServant> servantLoader = 
            ServiceLoader.load(IPersonalServant.class);

        IPersonalServant i = null;
        for (IPersonalServant ii : servantLoader)
            if (ii.can("fetch body parts"))
                i = ii;

        if (i == null)
            throw new IllegalArgumentException("No suitable servant found");
        
        for (String arg : args)
        {
            i.process(new File(arg));
        }
    }
}



真正 DSL 实现显然不会仅仅打印到标准输出流。我把追踪哪些部分、跟随哪些部分的细节留待给您(当然,还有忠诚的 Igor)。


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4. Timer

java.util.Timer 和 TimerTask 类提供了方便、相对简单的方法可在定期或一次性延迟的基础上执行任务:


清单 10. 稍后执行

import java.util.*;

public class Later
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Timer t = new Timer("TimerThread");
        t.schedule(new TimerTask() {
            public void run() {
                System.out.println("This is later");
                System.exit(0);
            }
        }, 1 * 1000);
        System.out.println("Exiting main()");
    }
} 

Timer 有许多 schedule() 重载,它们提示某一任务是一次性还是重复的,并且有一个启动的 TimerTask 实例。TimerTask 实际上是一个 Runnable(事实上,它实现了它),但还有另外两个方法:cancel() 用来取消任务,scheduledExecutionTime() 用来返回任务何时启动的近似值。

请注意 Timer 却创建了一个非守护线程在后台启动任务,因此在清单 10 中我需要调用 System.exit() 来取消任务。在长时间运行的程序中,最好创建一个 Timer 守护线程(使用带有指示守护线程状态的参数的构造函数),从而它不会让 VM 活动。

这个类没什么神奇的,但它确实能帮助我们对后台启动的程序的目的了解得更清楚。它还能节省一些 Thread 代码,并作为轻量级 ScheduledExecutorService(对于还没准备好了解整个 java.util.concurrent 包的人来说)。


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5. JavaSound

尽管在服务器端应用程序中不常出现,但 sound 对管理员有着有用的 “被动” 意义 — 它是恶作剧的好材料。尽管它很晚才出现在 Java 平台中,JavaSound API 最终还是加入了核心运行时库,封装在 javax.sound * 包 — 其中一个包是 MIDI 文件,另一个是音频文件示例(如普遍的 .WAV 文件格式)。

JavaSound 的 “hello world” 是播放一个片段,如清单 11 所示:


清单 11. 再放一遍,Sam

public static void playClip(String audioFile)
{
    try
    {
        AudioInputStream inputStream =
            AudioSystem.getAudioInputStream(
                this.getClass().getResourceAsStream(audioFile));
        DataLine.Info info = 
            new DataLine.Info( Clip.class, audioInputStream.getFormat() );
        Clip clip = (Clip) AudioSystem.getLine(info);
        clip.addLineListener(new LineListener() {
                public void update(LineEvent e) {
                    if (e.getType() == LineEvent.Type.STOP) {
                        synchronized(clip) {
                            clip.notify();
                        }
                    }
                }
            });
        clip.open(audioInputStream);        
        
        clip.setFramePosition(0);

        clip.start();
        synchronized (clip) {
            clip.wait();
        }
        clip.drain();
        clip.close();
    }
    catch (Exception ex)
    {
        ex.printStackTrace();
    }
}
 

大多数还是相当简单(至少 JavaSound 一样简单)。第一步是创建一个文件的 AudioInputStream 来播放。为了让此方法尽量与上下文无关,我们从加载类的 ClassLoader 中抓取文件作为 InputStream。(AudioSystem 还需要一个 File 或 String,如果提前知道声音文件的具体路径。)一旦完成, DataLine.Info 对象就提供给 AudioSystem,得到一个 Clip,这是播放音频片段最简单的方法。(其他方法提供了对片段更多的控制 — 例如获取一个 SourceDataLine — 但对于 “播放” 来说,过于复杂)。

这里应该和对 AudioInputStream 调用 open() 一样简单。(“应该” 的意思是如果您没遇到下节描述的错误。)调用 start() 开始播放,drain() 等待播放完成,close() 释放音频线路。播放是在单独的线程进行,因此调用 stop() 将会停止播放,然后调用 start() 将会从播放暂停的地方重新开始;使用 setFramePosition(0) 重新定位到开始。

没声音?

JDK 5 发行版中有个讨厌的小错误:在有些平台上,对于一些短的音频片段,代码看上去运行正常,但就是 ... 没声音。显然媒体播放器在应该出现的位置之前触发了 STOP 事件。(见 参考资料 一节中错误页的链接。)

这个错误 “无法修复”,但解决方法相当简单:注册一个 LineListener 来监听 STOP 事件,当触发时,调用片段对象的 notifyAll()。然后在 “调用者” 代码中,通过调用 wait() 等待片段完成(还调用 notifyAll())。在没出现错误的平台上,这些错误是多余的,在 Windows® 及有些 Linux® 版本上,会让程序员 “开心” 或 “愤怒”。


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结束语

现在您都了解了,厨房里的工具。我知道很多人已清楚了解我此处介绍的工具,而我的职业经验告诉我,很多人将从这篇介绍文章,或者说是对长期遗忘在凌乱的抽屉中的小工具的提示中受益。

我在此系列中做个简短的中断,让别人能加入分享他们各自领域的专业经验。但别担心,我还会回来的,无论是本系列还是探索其他领域的新的 5 件事。在那之前,我鼓励您一直探索 Java 平台,去发现那些能让编程更高效的宝石。

转载自:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-5things12/
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