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一本Java由初级到高级的编程书籍

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希望Event（事件）运行的时候，构建器即简单地捕获时间。同时ready()告诉我们何时该运行它。当然，ready()也可以在一个衍生类中被覆盖，将事件建立在除时间以外的其他东西上。<br>
action()是事件就绪后需要调用的方法，而description()提供了与事件有关的文字信息。<br>
下面这个文件包含了实际的控制框架，用于管理和触发事件。第一个类实际只是一个“助手”类，它的职责是容纳Event对象。可用任何适当的集合替换它。而且通过第8章的学习，大家会知道另一些集合可简化我们的工作，不需要我们编写这些额外的代码：<br>
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299-300页程序<br>
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EventSet可容纳100个事件（若在这里使用来自第8章的一个“真实”集合，就不必担心它的最大尺寸，因为它会根据情况自动改变大小）。index（索引）在这里用于跟踪下一个可用的空间，而next（下一个）帮助我们寻找列表中的下一个事件，了解自己是否已经循环到头。在对getNext()的调用中，这一点是至关重要的，因为一旦运行，Event对象就会从列表中删去（使用removeCurrent()）。所以getNext()会在列表中向前移动时遇到“空洞”。<br>
注意removeCurrent()并不只是指示一些标志，指出对象不再使用。相反，它将句柄设为null。这一点是非常重要的，因为假如垃圾收集器发现一个句柄仍在使用，就不会清除对象。若认为自己的句柄可能象现在这样被挂起，那么最好将其设为null，使垃圾收集器能够正常地清除它们。<br>
Controller是进行实际工作的地方。它用一个EventSet容纳自己的Event对象，而且addEvent()允许我们向这个列表加入新事件。但最重要的方法是run()。该方法会在EventSet中遍历，搜索一个准备运行的Event对象——ready()。对于它发现ready()的每一个对象，都会调用action()方法，打印出description()，然后将事件从列表中删去。<br>
注意在迄今为止的所有设计中，我们仍然不能准确地知道一个“事件”要做什么。这正是整个设计的关键；它怎样“将发生变化的东西同没有变化的东西区分开”？或者用我的话来讲，“改变的意图”造成了各类Event对象的不同行动。我们通过创建不同的Event子类，从而表达出不同的行动。<br>
这里正是内部类大显身手的地方。它们允许我们做两件事情：<br>
(1) 
在单独一个类里表达一个控制框架应用的全部实施细节，从而完整地封装与那个实施有关的所有东西。内部类用于表达多种不同类型的action()，它们用于解决实际的问题。除此以外，后续的例子使用了private内部类，所以实施细节会完全隐藏起来，可以安全地修改。<br>
(2) 
内部类使我们具体的实施变得更加巧妙，因为能方便地访问外部类的任何成员。若不具备这种能力，代码看起来就可能没那么使人舒服，最后不得不寻找其他方法解决。<br>
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现在要请大家思考控制框架的一种具体实施方式，它设计用来控制温室（Greenhouse）功能（注释④）。每个行动都是完全不同的：控制灯光、供水以及温度自动调节的开与关，控制响铃，以及重新启动系统。但控制框架的设计宗旨是将不同的代码方便地隔离开。对每种类型的行动，都要继承一个新的Event内部类，并在action()内编写相应的控制代码。<br>
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④：由于某些特殊原因，这对我来说是一个经常需要解决的、非常有趣的问题；原来的例子在《C++ 
Inside &amp; Out》一书里也出现过，但Java提供了一种更令人舒适的解决方案。<br>
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作为应用程序框架的一种典型行为，GreenhouseControls类是从Controller继承的：<br>
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302-305页程序<br>
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注意light（灯光）、water（供水）、thermostat（调温）以及rings都隶属于外部类GreenhouseControls，所以内部类可以毫无阻碍地访问那些字段。此外，大多数action()方法也涉及到某些形式的硬件控制，这通常都要求发出对非Java代码的调用。<br>
大多数Event类看起来都是相似的，但Bell（铃）和Restart（重启）属于特殊情况。Bell会发出响声，若尚未响铃足够的次数，它会在事件列表里添加一个新的Bell对象，所以以后会再度响铃。请注意内部类看起来为什么总是类似于多重继承：Bell拥有Event的所有方法，而且也拥有外部类GreenhouseControls的所有方法。<br>
Restart负责对系统进行初始化，所以会添加所有必要的事件。当然，一种更灵活的做法是避免进行“硬编码”，而是从一个文件里读入它们（第10章的一个练习会要求大家修改这个例子，从而达到这个目标）。由于Restart()仅仅是另一个Event对象，所以也可以在Restart.action()里添加一个Restart对象，使系统能够定期重启。在main()中，我们需要做的全部事情就是创建一个GreenhouseControls对象，并添加一个Restart对象，令其工作起来。<br>
这个例子应该使大家对内部类的价值有一个更加深刻的认识，特别是在一个控制框架里使用它们的时候。此外，在第13章的后半部分，大家还会看到如何巧妙地利用内部类描述一个图形用户界面的行为。完成那里的学习后，对内部类的认识将上升到一个前所未有的新高度。<br>
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7.7 构建器和多形性<br>
同往常一样，构建器与其他种类的方法是有区别的。在涉及到多形性的问题后，这种方法依然成立。尽管构建器并不具有多形性（即便可以使用一种“虚拟构建器”——将在第11章介绍），但仍然非常有必要理解构建器如何在复杂的分级结构中以及随同多形性使用。这一理解将有助于大家避免陷入一些令人不快的纠纷。<br>
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7.7.1 构建器的调用顺序<br>
构建器调用的顺序已在第4章进行了简要说明，但那是在继承和多形性问题引入之前说的话。<br>
用于基础类的构建器肯定在一个衍生类的构建器中调用，而且逐渐向上链接，使每个基础类使用的构建器都能得到调用。之所以要这样做，是由于构建器负有一项特殊任务：检查对象是否得到了正确的构建。一个衍生类只能访问它自己的成员，不能访问基础类的成员（这些成员通常都具有private属性）。只有基础类的构建器在初始化自己的元素时才知道正确的方法以及拥有适当的权限。所以，必须令所有构建器都得到调用，否则整个对象的构建就可能不正确。那正是编译器为什么要强迫对衍生类的每个部分进行构建器调用的原因。在衍生类的构建器主体中，若我们没有明确指定对一个基础类构建器的调用，它就会“默默”地调用默认构建器。如果不存在默认构建器，编译器就会报告一个错误（若某个类没有构建器，编译器会自动组织一个默认构建器）。<br>
下面让我们看看一个例子，它展示了按构建顺序进行合成、继承以及多形性的效果：<br>
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306-307页程序<br>
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这个例子在其他类的外部创建了一个复杂的类，而且每个类都有一个构建器对自己进行了宣布。其中最重要的类是Sandwich，它反映出了三个级别的继承（若将从Object的默认继承算在内，就是四级）以及三个成员对象。在main()里创建了一个Sandwich对象后，输出结果如下：<br>
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307-308页程序<br>
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这意味着对于一个复杂的对象，构建器的调用遵照下面的顺序：<br>
(1) 
调用基础类构建器。这个步骤会不断重复下去，首先得到构建的是分级结构的根部，然后是下一个衍生类，等等。直到抵达最深一层的衍生类。<br>
(2) 按声明顺序调用成员初始化模块。<br>
(3) 调用衍生构建器的主体。<br>
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构建器调用的顺序是非常重要的。进行继承时，我们知道关于基础类的一切，并且能访问基础类的任何public和protected成员。这意味着当我们在衍生类的时候，必须能假定基础类的所有成员都是有效的。采用一种标准方法，构建行动已经进行，所以对象所有部分的成员均已得到构建。但在构建器内部，必须保证使用的所有成员都已构建。为达到这个要求，唯一的办法就是首先调用基础类构建器。然后在进入衍生类构建器以后，我们在基础类能够访问的所有成员都已得到初始化。此外，所有成员对象（亦即通过合成方法置于类内的对象）在类内进行定义的时候（比如上例中的b，c和l），由于我们应尽可能地对它们进行初始化，所以也应保证构建器内部的所有成员均为有效。若坚持按这一规则行事，会有助于我们确定所有基础类成员以及当前对象的成员对象均已获得正确的初始化。但不幸的是，这种做法并不适用于所有情况，这将在下一节具体说明。<br>
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7.7.2 继承和finalize()<br>
通过“合成”方法创建新类时，永远不必担心对那个类的成员对象的收尾工作。每个成员都是一个独立的对象，所以会得到正常的垃圾收集以及收尾处理——无论它是不是不自己某个类一个成员。但在进行初始化的时候，必须覆盖衍生类中的finalize()方法——如果已经设计了某个特殊的清除进程，要求它必须作为垃圾收集的一部分进行。覆盖衍生类的finalize()时，务必记住调用finalize()的基础类版本。否则，基础类的初始化根本不会发生。下面这个例子便是明证：<br>
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309-311页程序<br>
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DoBasefinalization类只是简单地容纳了一个标志，向分级结构中的每个类指出是否应调用super.finalize()。这个标志的设置建立在命令行参数的基础上，所以能够在进行和不进行基础类收尾工作的前提下查看行为。<br>
分级结构中的每个类也包含了Characteristic类的一个成员对象。大家可以看到，无论是否调用了基础类收尾模块，Characteristic成员对象都肯定会得到收尾（清除）处理。<br>
每个被覆盖的finalize()至少要拥有对protected成员的访问权力，因为Object类中的finalize()方法具有protected属性，而编译器不允许我们在继承过程中消除访问权限（“友好的”比“受到保护的”具有更小的访问权限）。<br>
在Frog.main()中，DoBaseFinalization标志会得到配置，而且会创建单独一个Frog对象。请记住垃圾收集（特别是收尾工作）可能不会针对任何特定的对象发生，所以为了强制采取这一行动，System.runFinalizersOnExit(true)添加了额外的开销，以保证收尾工作的正常进行。若没有基础类初始化，则输出结果是：<br>
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311页程序<br>
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从中可以看出确实没有为基础类Frog调用收尾模块。但假如在命令行加入“finalize”自变量，则会获得下述结果：<br>
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311-312页程序<br>
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尽管成员对象按照与它们创建时相同的顺序进行收尾，但从技术角度说，并没有指定对象收尾的顺序。但对于基础类，我们可对收尾的顺序进行控制。采用的最佳顺序正是在这里采用的顺序，它与初始化顺序正好相反。按照与C++中用于“破坏器”相同的形式，我们应该首先执行衍生类的收尾，再是基础类的收尾。这是由于衍生类的收尾可能调用基础类中相同的方法，要求基础类组件仍然处于活动状态。因此，必须提前将它们清除（破坏）。<br>
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7.7.3 构建器内部的多形性方法的行为<br>
构建器调用的分级结构（顺序）为我们带来了一个有趣的问题，或者说让我们进入了一种进退两难的局面。若当前位于一个构建器的内部，同时调用准备构建的那个对象的一个动态绑定方法，那么会出现什么情况呢？在原始的方法内部，我们完全可以想象会发生什么——动态绑定的调用会在运行期间进行解析，因为对象不知道它到底从属于方法所在的那个类，还是从属于从它衍生出来的某些类。为保持一致性，大家也许会认为这应该在构建器内部发生。<br>
但实际情况并非完全如此。若调用构建器内部一个动态绑定的方法，会使用那个方法被覆盖的定义。然而，产生的效果可能并不如我们所愿，而且可能造成一些难于发现的程序错误。<br>
从概念上讲，构建器的职责是让对象实际进入存在状态。在任何构建器内部，整个对象可能只是得到部分组织——我们只知道基础类对象已得到初始化，但却不知道哪些类已经继承。然而，一个动态绑定的方法调用却会在分级结构里“向前”或者“向外”前进。它调用位于衍生类里的一个方法。如果在构建器内部做这件事情，那么对于调用的方法，它要操纵的成员可能尚未得到正确的初始化——这显然不是我们所希望的。<br>
通过观察下面这个例子，这个问题便会昭然若揭：<br>
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313页程序<br>
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在Glyph中，draw()方法是“抽象的”（abstract），所以它可以被其他方法覆盖。事实上，我们在RoundGlyph中不得不对其进行覆盖。但Glyph构建器会调用这个方法，而且调用会在RoundGlyph.draw()中止，这看起来似乎是有意的。但请看看输出结果：<br>
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314页上程序<br>
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当Glyph的构建器调用draw()时，radius的值甚至不是默认的初始值1，而是0。这可能是由于一个点号或者屏幕上根本什么都没有画而造成的。这样就不得不开始查找程序中的错误，试着找出程序不能工作的原因。<br>
前一节讲述的初始化顺序并不十分完整，而那是解决问题的关键所在。初始化的实际过程是这样的：<br>
(1) 
在采取其他任何操作之前，为对象分配的存储空间初始化成二进制零。<br>
(2) 就象前面叙述的那样，调用基础类构建器。此时，被覆盖的draw()方法会得到调用（的确是在RoundGlyph构建器调用之前），此时会发现radius的值为0，这是由于步骤(1)造成的。<br>
(3) 按照原先声明的顺序调用成员初始化代码。<br>
(4) 调用衍生类构建器的主体。<br>
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采取这些操作要求有一个前提，那就是所有东西都至少要初始化成零（或者某些特殊数据类型与“零”等价的值），而不是仅仅留作垃圾。其中包括通过“合成”技术嵌入一个类内部的对象句柄。如果假若忘记初始化那个句柄，就会在运行期间出现违例事件。其他所有东西都会变成零，这在观看结果时通常是一个严重的警告信号。<br>
在另一方面，应对这个程序的结果提高警惕。从逻辑的角度说，我们似乎已进行了无懈可击的设计，所以它的错误行为令人非常不可思议。而且没有从编译器那里收到任何报错信息（C++在这种情况下会表现出更合理的行为）。象这样的错误会很轻易地被人忽略，而且要花很长的时间才能找出。<br>
因此，设计构建器时一个特别有效的规则是：用尽可能简单的方法使对象进入就绪状态；