為什么要用內部類：控制框架

2019-11-18 13:21:51

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供稿：網友

　　到目前為止，大家已接觸了對內部類的運作進行描述的大量語法與概念。但這些并不能真正說明內部類存在的原因。為什么Sun要如此麻煩地在java 1.1里添加這樣的一種基本語言特性呢？答案就在于我們在這里要學習的“控制框架”。
　　
　　一個“應用程序框架”是指一個或一系列類，它們專門設計用來解決特定類型的問題。為應用應用程序框架，我們可從一個或多個類繼續，并覆蓋其中的部分方法。我們在覆蓋方法中編寫的代碼用于定制由那些應用程序框架提供的常規方案，以便解決自己的實際問題。“控制框架”屬于應用程序框架的一種非凡類型，受到對事件響應的需要的支配；主要用來響應事件的一個系統叫作“由事件驅動的系統”。在應用程序設計語言中，最重要的問題之一便是“圖形用戶界面”（GUI），它幾乎完全是由事件驅動的。正如大家會在第13章學習的那樣，Java 1.1 AWT屬于一種控制框架，它通過內部類完美地解決了GUI的問題。
　　
　　為理解內部類如何簡化控制框架的創建與使用，可認為一個控制框架的工作就是在事件“就緒”以后執行它們。盡管“就緒”的意思很多，但在目前這種情況下，我們卻是以計算機時鐘為基礎。隨后，請熟悉到針對控制框架需要控制的東西，框架內并未包含任何特定的信息。首先，它是一個非凡的接口，描述了所有控制事件。它可以是一個抽象類，而非一個實際的接口。由于默認行為是根據時間控制的，所以部分實施細節可能包括：
　　
　　//: Event.java
　　// The common methods for any control event
　　package c07.controller;
　　
　　abstract public class Event {
　　　PRivate long evtTime;
　　　public Event(long eventTime) {
　　　　evtTime = eventTime;
　　　}
　　　public boolean ready() {
　　　　return System.currentTimeMillis() >= evtTime;
　　　}
　　　abstract public void action();
　　　abstract public String description();
　　} ///:~
　　
　　希望Event（事件）運行的時候，構建器即簡單地捕捉時間。同時ready()告訴我們何時該運行它。當然，ready()也可以在一個衍生類中被覆蓋，將事件建立在除時間以外的其他東西上。
　　
　　action()是事件就緒后需要調用的方法，而description()提供了與事件有關的文字信息。
　　
　　下面這個文件包含了實際的控制框架，用于治理和觸發事件。第一個類實際只是一個“助手”類，它的職責是容納Event對象。可用任何適當的集合替換它。而且通過第8章的學習，大家會知道另一些集合可簡化我們的工作，不需要我們編寫這些額外的代碼：
　　
　　//: Controller.java
　　// Along with Event, the generic
　　// framework for all control systems:
　　package c07.controller;
　　
　　// This is just a way to hold Event objects.
　　class EventSet {
　　　private Event[] events = new Event[100];
　　　private int index = 0;
　　　private int next = 0;
　　　public void add(Event e) {
　　　　if(index >= events.length)
　　　　　return; // (In real life, throw exception)
　　　　events[index++] = e;
　　　}
　　　public Event getNext() {
　　　　boolean looped = false;
　　　　int start = next;
　　　　do {
　　　　　next = (next + 1) % events.length;
　　　　　// See if it has looped to the beginning:
　　　　　if(start == next) looped = true;
　　　　　// If it loops past start, the list
　　　　　// is empty:
　　　　　if((next == (start + 1) % events.length)
　　　　　　 && looped)
　　　　　　return null;
　　　　} while(events[next] == null);
　　　　return events[next];
　　　}
　　　public void removeCurrent() {
　　　　events[next] = null;
　　　}
　　}
　　
　　public class Controller {
　　　private EventSet es = new EventSet();
　　　public void addEvent(Event c) { es.add(c); }
　　　public void run() {
　　　　Event e;
　　　　while((e = es.getNext()) != null) {
　　　　　if(e.ready()) {
　　　　　　e.action();
　　　　　　System.out.println(e.description());
　　　　　　es.removeCurrent();
　　　　　}
　　　　}
　　　}
　　} ///:~
　　
　　EventSet可容納100個事件（若在這里使用來自第8章的一個“真實”集合，就不必擔心它的最大尺寸，因為它會根據情況自動改變大小）。index（索引）在這里用于跟蹤下一個可用的空間，而next（下一個）幫助我們尋找列表中的下一個事件，了解自己是否已經循環到頭。在對getNext()的調用中，這一點是至關重要的，因為一旦運行，Event對象就會從列表中刪去（使用removeCurrent()）。所以getNext()會在列表中向前移動時碰到“空洞”。
　　
　　注重removeCurrent()并不只是指示一些標志，指出對象不再使用。相反，它將句柄設為null。這一點是非常重要的，因為假如垃圾收集器發現一個句柄仍在使用，就不會清除對象。若認為自己的句柄可能象現在這樣被掛起，那么最好將其設為null，使垃圾收集器能夠正常地清除它們。
　　
　　Controller是進行實際工作的地方。它用一個EventSet容納自己的Event對象，而且addEvent()答應我們向這個列表加入新事件。但最重要的方法是run()。該方法會在EventSet中遍歷，搜索一個預備運行的Event對象——ready()。對于它發現ready()的每一個對象，都會調用action()方法，打印出description()，然后將事件從列表中刪去。
　　
　　注重在迄今為止的所有設計中，我們仍然不能準確地知道一個“事件”要做什么。這正是整個設計的要害；它怎樣“將發生變化的東西同沒有變化的東西區分開”？或者用我的話來講，“改變的意圖”造成了各類Event對象的不同行動。我們通過創建不同的Event子類，從而表達出不同的行動。
　　
　　這里正是內部類大顯身手的地方。它們答應我們做兩件事情：
　　
　　(1) 在單獨一個類里表達一個控制框架應用的全部實施細節，從而完整地封裝與那個實施有關的所有東西。內部類用于表達多種不同類型的action()，它們用于解決實際的問題。除此以外，后續的例子使用了private內部類，所以實施細節會完全隱藏起來，可以安全地修改。
　　
　　(2) 內部類使我們具體的實施變得更加巧妙，因為能方便地訪問外部類的任何成員。若不具備這種能力，代碼看起來就可能沒那么使人舒適，最后不得不尋找其他方法解決。
　　
　　現在要請大家思考控制框架的一種具體實施方式，它設計用來控制溫室（Greenhouse）功能（注釋④）。每個行動都是完全不同的：控制燈光、供水以及溫度自動調節的開與關，控制響鈴，以及重新啟動系統。但控制框架的設計宗旨是將不同的代碼方便地隔離開。對每種類型的行動，都要繼續一個新的Event內部類，并在action()內編寫相應的控制代碼。
　　
　　④：由于某些非凡原因，這對我來說是一個經常需要解決的、非常有趣的問題；原來的例子在《C++ Inside & Out》一書里也出現過，但Java提供了一種更令人舒適的解決方案。
　　
　　作為應用程序框架的一種典型行為，GreenhouseControls類是從Controller繼續的：
　　
　　//: GreenhouseControls.java
　　// This prodUCes a specific application of the
　　// control system, all in a single class. Inner
　　// classes allow you to encapsulate different
　　// functionality for each type of event.
　　package c07.controller;
　　
　　public class GreenhouseControls
　　　　extends Controller {
　　　private boolean light = false;
　　　private boolean water = false;
　　　private String thermostat = "Day";
　　　private class LightOn extends Event {
　　　　public LightOn(long eventTime) {
　　　　　super(eventTime);
　　　　}
　　　　public void action() {
　　　　　// Put hardware control code here to
　　　　　// physically turn on the light.
　　　　　light = true;
　　　　}
　　　　public String description() {
　　　　　return "Light is on";
　　　　}
　　　}
　　　private class LightOff extends Event {
　　　　public LightOff(long eventTime) {
　　　　　super(eventTime);
　　　　}
　　　　public void action() {
　　　　　// Put hardware control code here to
　　　　　// physically turn off the light.
　　　　　light = false;
　　　　}
　　　　public String description() {
　　　　　return "Light is off";
　　　　}
　　　}
　　　private class WaterOn extends Event {
　　　　public WaterOn(long eventTime) {
　　　　　super(eventTime);
　　　　}
　　　　public void action() {
　　　　　// Put hardware control code here
　　　　　water = true;
　　　　}
　　　　public String description() {
　　　　　return "Greenhouse water is on";
　　　　}
　　　}
　　　private class WaterOff extends Event {
　　　　public WaterOff(long eventTime) {
　　　　　super(eventTime);
　　　　}
　　　　public void action() {
　　　　　// Put hardware control code here

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