平臺框架(Framework)開發的雕龍之技6招

前言：客端呼叫抽象類別的TemplateMethod()函數，而此TemplateMethod()函數轉而呼叫抽象類別的PrimitiveOperation()函數。由于此PrimitiveOperation()函數是抽象函數，也就是卡榫函數，于是轉而呼叫具體子類別的PrimitiveOperation()函數。其中，AbstractClass抽象類別是屬于框架，而ConcreteClass具象子類別則屬于應用程序。

◆ 實踐接口：擅用抽象類別(Abstract Class)

◆  實踐框架接口：擅用Template Method設計樣式

◆  誰來誕生應用子類別的對象呢? 答案是：框架

◆  規劃壁虎的尾巴

◆  設計Callback機制

◆  由基類封裝線程(Thread)的復雜性

1. 雕龍之技#1：實踐接口：擅用抽象類別(Abstract Class)

• 不要期待一部汽車能在街道上，也能在沙灘上跑。

• 不要期待一支AP能在WinMobile上跑，也能在Android上跑。

• 但是，如果能隨時抽換輪胎的話，汽車就有可能。

• 但是，如果能隨時抽換應用子類別的話，AP就有可能。

接口的來源

  為了隨時能更換輪胎，可以將一部完整的「汽車」看成一顆優質的「大理石」，然后學習偉大雕刻師羅丹的雕刻之道：“把不必要的部分去掉”。首先仔細審視一部優質的「汽車」(如同大理石)，如下圖：

圖1  羅丹的雕刻之道：把「不」必要的部分去掉

由于要等客戶出現才能決定輪胎，所以客戶到來之前，先不做輪胎。于是，把輪胎(含輪轂)部分去掉，先不做輪胎，而得出「汽車×××」，如下圖所示：

圖2  挖掉輪胎，出現接口(即×××)

軟件接口的實踐：抽象類別

為了隨時能更換子類，可以將一支完整的「軟件類別」看成一顆優質的「大理石」，然后學習偉大雕刻師羅丹的雕刻之道：“把不必要的部分去掉”。首先仔細審視一個「類別」(如同大理石)，如下圖：

圖3  一顆軟件大理石

由于要等客戶出現才能決定輪胎，所以客戶到來之前，先不做輪胎。于是，把輪胎(含輪轂)部分去掉，先不做輪胎，而得出「軟件接口」，如下圖所示：

圖4  挖掉小鳥之形，出現軟件接口

抽象類別之內涵：抽象函數

抽象類別含有抽象函數(Abstract Function)，成為抽象類別與它的具象子類別(Concrete Class 或Subclass)之卡榫函數(Hook Function)。[歡迎光臨 高煥堂 網頁： http://www.cnblogs.com/myEIT/ ]

圖5  挖掉小鳥之形，出現軟件接口

為何叫做卡榫函數呢? 因為它是讓具體子類別來相銜接的接口處。例如，

圖6  挖掉小鳥之形，出現軟件接口

卡榫函數是抽象類別與具象子類別之間的接口。

2. 雕龍之技#2：實踐框架接口：擅用Template Method設計樣式

卡榫函數是抽象類別與具象子類別之間的接口。如果再加上抽象類別與客端(Client)之間的接口，就成為大家所熟悉的Template Method設計樣式(Pattern)了。這個樣式就是來自GoF的<<Design Patterns>>一書，此樣式如下圖所示：

 圖7  GoF的Template Method樣式圖

   客端呼叫抽象類別的TemplateMethod()函數，而此TemplateMethod()函數轉而呼叫抽象類別的PrimitiveOperation()函數。由于此PrimitiveOperation()函數是抽象函數，也就是卡榫函數，于是轉而呼叫具體子類別的PrimitiveOperation()函數。其中，AbstractClass抽象類別是屬于框架，而ConcreteClass具象子類別則屬于應用程序。將之對應到上述的「畫鳥」范例，得到下圖：

圖8  「畫鳥」范例的Template Method樣式

3. 雕龍之技#3：誰來誕生應用子類別的對象呢? 答案是：框架

   框架開發在先，應用子類別開發在后，框架開發者事先無法預知應用子類別的名稱，那么他又如何去new一個應用子類別的對象(Object)呢?

 圖9  框架誕生Bird子類別的對象

如果是Java框架，就可使用Java的CreateInstance()函數來實際誕生Bird應用子類別的對象。

4. 雕龍之技#4：規劃壁虎的尾巴

   小框架終究還是要離開母框架而自主運行或移植到其它平臺上，就像一位姑娘終究要離開母親，而自主生活或嫁入婆家的。為了讓小框架擁有獨立自主的求生能力，我們應該幫她規劃好對外的結合接口。于是，母框架扮演一只惡貓，而小框架扮演一只壁虎，就可以找出壁虎的尾巴了。規劃壁虎的尾巴一直是框架設計的重要之技之一。例如，Blackjack撲克牌游戲的Android應用程序，其一般架構如下圖：

圖10  壁虎在惡貓的嘴巴里

 其中，Blackjack游戲玩法的主要函數(如bj_f1()、bj_f2()等)都分散于Activity或View的子類別里。茲舉個比喻：

• Activity、View等基類，如同一只貓。

• bjActivity、bjView等子類別，如同貓的嘴巴。

• bjActivity、bjView等子類別里的onCreate()、onDraw()等函數，如同貓的牙齒。

• Blackjack游戲主要函數(如bj_f1()、bj_f2()等)，如同一只壁虎的身體。

從這個比喻，可以看出來這只壁虎是很可憐的。

圖11  棄尾求生術

  這樣的新架構，讓壁虎隨時可以棄尾求生，移植到別的平臺里，繼續生存下去。甚至可以成為框架的一部分，如下圖：

 圖12  移到框架里(一)

圖13 移到框架里(二)

5. 雕龍之技#5：設計Callback機制

   前面介紹的Template Method樣式都是將「會變」的部份委托給子類別，當有所變化時，就抽換掉子類別，換上新的子類別就行了。由于該子類別與其抽象類別之間具有「繼承」關系，所以就通稱為：繼承方式的反向控制(IoC, 或稱Callback)。如下圖：

圖14  Callback(繼承)

   現在介紹另一種反向控制，則是某一個類別將「會變」的部份委托另一個類別，這兩個類別不必具有繼承關系，而只須具結合(Association)關系。我們稱此為：委托方式的反向控制(IoC, 或稱Callback)。

圖15  Callback(接口)

Callback的實踐

// ILoc.java

package com.misoo.ppxx;

publicinterface ILoc {

int getY(int y);

}

//---------------------------------------------

// myView.java

package com.misoo.ppxx;

import android.content.Context;

import android.graphics.Canvas;

import android.graphics.Color;

import android.graphics.Paint;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;

publicclass myView extends View implements OnClickListener{

private Paint  paint= new Paint();

privateint line_x = 10;

privateint line_y = 30;

private ILoc callback;    

    myView(Context ctx) {

super(ctx);

             setOnClickListener(this);

         }

 @Override

protectedvoid onDraw(Canvas canvas) {

super.onDraw(canvas);

                   canvas.drawColor(Color.WHITE);

                   paint.setColor(Color.GRAY);

                   paint.setStrokeWidth(3);

                   canvas.drawLine(line_x, line_y, line_x+120, line_y, paint);

   paint.setColor(Color.BLACK);

                   paint.setStrokeWidth(2);

        canvas.drawText("click here please", line_x, line_y + 50, paint);

int pos = 70;

                   paint.setColor(Color.RED);

                   canvas.drawRect(pos-5, line_y - 5, pos+5, line_y + 5, paint);

                   paint.setColor(Color.YELLOW);

                   canvas.drawRect(pos-3, line_y - 3, pos+3, line_y + 3, paint);

this.invalidate();

        }

      @Override

publicvoid onClick(View arg0) {

               line_y = callback.getY(line_y);

       }

publicvoid setCallback(ILoc cb){

               callback = cb;

       }

}

//------------------------------------------------------------

// myActivity.java

package com.misoo.ppxx;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.widget.LinearLayout;

publicclass myActivity extends Activity{

   @Override

publicvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

    LinearLayout layout_01 = new LinearLayout(this);

           layout_01.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);

           LinearLayout.LayoutParams param =

new LinearLayout.LayoutParams(150, 200);

           param.leftMargin = 1;         param.topMargin = 3;

           myView mv = new myView(this);

           mv.setCallback(callback);

           layout_01.addView(mv,param);

           setContentView(layout_01);

   }

ILoc callback = new ILoc(){

       @Overridepublicint getY(int y) { return y+=10;      }

 };

}

6. 雕龍之技#6：由基類封裝線程(Thread)的復雜性

   線程(Thread)又稱為<執行緒>。因為Android主線程(Main Thread)必須迅速照顧UI畫面，盡快處理UI事件，因此常常需要創件小線程(Sub Thread)去執行一個特定或較費時的模塊。例如，必須使用小線程去執行如下圖1里的BiAdder.java類別時，該如何做呢?　　

 圖16  由應用子類別誕生小(子)線程

   由于BiAdder的執行時間可能超過5秒鐘，所以最好使用子線程去執行之。但是這件事情可能會困擾著myActivity類別的開發者，因為BiAdder開發者可能不同于myActivity的開發者。所以myActivity類別的開發者通常并不知道BiAdder切確的執行時間長度。在此種情況下，最佳的解決辦法是：

• BiAdder開發者也提供一個基類(Super-class)，例如下圖2里的Adder基類，由它來包容線程的考慮，于是myActivity類別開發者就會開心了，他不必替BiAdder執行時間長短而傷腦筋了。

圖17  由基類吸收線程的復雜性

　　在此圖里，myActivity和myAdder兩個類別都是由主線程執行，所以這兩類別的開發者很開心，不必顧慮BiAdder的執行時間長度。可認為BiAdder類別也是由主線程執行的(其實是子線程執行的)。于是，在Adder::exec()里以主線程執行myAdder子類別的onGetX()和onGetY()兩個函數，并誕生子線程來執行BiAdder::execute()函數。等到執BiAdder::execute()行完畢，就透過MQ要求主線程執行myListener::callback()函數。在執行myListener::callback()時，子線程已經計算出carry和sum值了。這時主線程可取得正確的carry和sum的值。所以這樣的寫法是對的。如下述的原始程序代碼：

// IListener.java

package com.misoo.adder;

publicinterface IListener {

publicvoid callback();

}

//------------------------------------------

// BiAdder.java

package com.misoo.adder;

publicclass BiAdder {

privateint a, b, carry, sum;

publicvoid set_digits(int ia, int ib){

         a = ia;  b = ib;

   }

publicvoid execute(){

try {

               Thread.sleep(6000);

           } catch (InterruptedException e) {

               e.printStackTrace();

              }

carry = a & b;

           sum = a ^ b;

 }

publicint get_carry(){

return carry;

    }

publicint get_sum(){

return sum;

   }

  }

//------------------------------------------

// Adder.java

package com.misoo.adder;

import android.os.Handler;

import android.os.Looper;

abstractpublicclass Adder {

private BiAdder ba;

privatestatic IListener plis;

public Adder()

                  {

                     ba = new BiAdder();

                  }

publicvoid exec(){

                      ba.set_digits(onGetX(), onGetY());

new Thread(){

publicvoid run() {

                                 ba.execute();

                                 Handler h = new Handler(Looper.getMainLooper());

                                 h.post(new myRun());

                         }

                 }.start();

                }

publicint get_carry(){

return ba.get_carry();

                   }

publicint get_sum(){

return ba.get_sum();

                  }

abstractpublicint onGetX();

abstractpublicint onGetY();

publicstaticvoid setListener(IListener listener){

plis = listener;

                }

class myRun implements Runnable{

publicvoid run() {

plis.callback();

                       }

                }

}

//--------------------------------------------------------

// myAdder.java

package com.misoo.pk01;

import com.misoo.adder.*;

publicclass myAdder extends Adder {

public myAdder(){

super();

    }

              @Override publicint onGetX() {

return 1;

              }

              @Override publicint onGetY() {

return 1;

              }

}

//-----------------------------------------------

// myActivity.java

package com.misoo.pk01;

import com.misoo.adder.IListener;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.view.View;

import android.view.View.OnClickListener;

import android.widget.Button;

import android.widget.LinearLayout;

publicclass myActivity extends Activity implements OnClickListener {

private Button btn, btn2;

private myAdder adder;

publicvoid onCreate(Bundle icicle) {

super.onCreate(icicle);

               LinearLayout layout = new LinearLayout(this);

               layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);

             btn = new Button(this);

               btn.setBackgroundResource(R.drawable.heart);

               btn.setId(101);

               btn.setText("run");

               btn.setOnClickListener(this);

               LinearLayout.LayoutParams param =

new LinearLayout.LayoutParams(120, 55);

               param.topMargin = 10;

               layout.addView(btn, param);

               btn2 = new Button(this);

               btn.setBackgroundResource(R.drawable.heart);

               btn2.setId(102);                                   btn2.setText("exit");

               btn2.setOnClickListener(this);                layout.addView(btn2, param);

               setContentView(layout);

               //-----------------------------------

               myAdder.setListener(new myListener());

              }

publicvoid onClick(View v) {

switch(v.getId()){

case 101:

                       adder = new myAdder();

                       adder.exec();

                       setTitle("executing...");

break;

case 102:      finish();break;

               }

              }

class myListener implements IListener {

publicvoid callback() {

                setTitle(Thread.currentThread().getName() + ", sum = "

               + String.valueOf(adder.get_carry())

               + String.valueOf(adder.get_sum()));

              }

  }

}

   如果BiAdder類別與myActivity類別是由不同的人負責開發的話，上述的范例就很有參考價值了。BiAdder開發者藉由基類來封裝子線程的誕生，讓myActivity類別的開發變得簡單了。◆

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