你不知道的5個(gè)Java有用的工具

作者：Ted Neward 2010-10-19 15:31:44

您覺得自己懂 Java 編程？事實(shí)是，大多數(shù)開發(fā)人員都只領(lǐng)會(huì)到了 Java 平臺(tái)的皮毛，所學(xué)也只夠應(yīng)付工作。有些Java工具無法分類，只能算作 “有用的東西”。這是developerworks5件事系列中介紹一些您樂于擁有的工具，即使您將它們放到廚房抽屜里。

編者按：本文為 Neward & Associates 的主管Ted Neward 撰寫的5件你不知道的事情系列的最后一篇（至少目前是這樣）。Ted Neward 在Neward & Associates負(fù)責(zé)有關(guān) Java、.NET、XML 服務(wù)和其他平臺(tái)的咨詢、指導(dǎo)、培訓(xùn)和推介。他現(xiàn)在居住在華盛頓州西雅圖附近。以下為本文的譯文：

很多年前，當(dāng)我還是高中生的時(shí)候，我曾考慮以小說作家作為我的職業(yè)追求，我訂閱了一本 Writer's Digest 雜志。我記得其中有篇專欄文章，是關(guān)于 “太小而難以保存的線頭”，專欄作者描述廚房?jī)?chǔ)物抽屜中放滿了無法分類的玩意兒。這句話我一直銘記在心，它正好用來描述本文的內(nèi)容，本Java 平臺(tái)就充滿了這樣的 “線頭” — 有用的命令行工具和庫，大多數(shù) Java 開發(fā)人員甚至都不知道，更別提使用了。其中很多無法劃分到之前的 5 件事系列的編程分類中，但不管怎樣，嘗試一下：有些說不定會(huì)在您編程的廚房抽屜中占得一席之地。

1. StAX

在千禧年左右，當(dāng) XML 第一次出現(xiàn)在很多 Java 開發(fā)人員面前時(shí)，有兩種基本的解析 XML 文件的方法。SAX 解析器實(shí)際是由程序員對(duì)事件調(diào)用一系列回調(diào)方法的大型狀態(tài)機(jī)。DOM 解析器將整個(gè) XML 文檔加入內(nèi)存，并切割成離散的對(duì)象，它們連接在一起形成一個(gè)樹。該樹描述了文檔的整個(gè) XML Infoset 表示法。這兩個(gè)解析器都有缺點(diǎn)：SAX 太低級(jí)，無法使用，DOM 代價(jià)太大，尤其對(duì)于大的 XML 文件 — 整個(gè)樹成了一個(gè)龐然大物。

幸運(yùn)的是，Java 開發(fā)人員找到第三種方法來解析 XML 文件，通過對(duì)文檔建模成 “節(jié)點(diǎn)”，它們可以從文檔流中一次取出一個(gè)，檢查，然后處理或丟棄。這些 “節(jié)點(diǎn)” 的 “流” 提供了 SAX 和 DOM 的中間地帶，名為 “Streaming API for XML”，或者叫做StAX。（此縮寫用于區(qū)分新的 API 與原來的 SAX 解析器，它與此同名。）StAX 解析器后來包裝到了 JDK 中，在 javax.xml.stream 包。

使用 StAX 相當(dāng)簡(jiǎn)單：實(shí)例化 XMLEventReader，將它指向一個(gè)格式良好的 XML 文件，然后一次 “拉出” 一個(gè)節(jié)點(diǎn)（通常用 while 循環(huán)），查看。例如，在清單 1 中，列舉出了 Ant 構(gòu)造腳本中的所有目標(biāo)：

清單 1. 只是讓 StAX 指向目標(biāo)

      
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 解析器不會(huì)替換所有的 SAX 和 DOM 代碼。但肯定會(huì)讓某些任務(wù)容易些。尤其對(duì)完成不需要知道 XML 文檔整個(gè)樹結(jié)構(gòu)的任務(wù)相當(dāng)方便。

請(qǐng)注意，如果事件對(duì)象級(jí)別太高，無法使用，StAX 也有一個(gè)低級(jí) API 在 XMLStreamReader 中。盡管也許沒有閱讀器有用，StAX 還有一個(gè) XMLEventWriter，同樣，還有一個(gè) XMLStreamWriter 類用于 XML 輸出。

#p#

2. ServiceLoader

Java 開發(fā)人員經(jīng)常希望將使用和創(chuàng)建組件的內(nèi)容區(qū)分開來。這通常是通過創(chuàng)建一個(gè)描述組件動(dòng)作的接口，并使用某種中介創(chuàng)建組件實(shí)例來完成的。很多開發(fā)人員使用 Spring 框架來完成，但還有其他的方法，它比 Spring 容器更輕量級(jí)。

java.util 的 ServiceLoader 類能讀取隱藏在 JAR 文件中的配置文件，并找到接口的實(shí)現(xiàn)，然后使這些實(shí)現(xiàn)成為可選擇的列表。例如，如果您需要一個(gè)私仆（personal-servant）組件來完成任務(wù)，您可以使用清單 2 中的代碼來實(shí)現(xiàn)：

清單 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() 方法可讓您確定所提供的私仆實(shí)現(xiàn)是否滿足需求。清單 3 中的 ServiceLoader 的 IPersonalServant 列表基本上滿足需求：

清單 3. IPersonalServant 行嗎？

      
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));  
        }  
    }  
}

假設(shè)有此接口的實(shí)現(xiàn)，如清單 4：

清單 4. Jeeves 實(shí)現(xiàn)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實(shí)現(xiàn)的 JAR 文件，讓 ServiceLoader 能識(shí)別 — 這可能會(huì)非常棘手。JDK 想要 JAR 文件有一個(gè) META-INF/services 目錄，它包含一個(gè)文本文件，其文件名與接口類名完全匹配 — 本例中是 META-INF/services/IPersonalServant。接口類名的內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)的名稱，每行一個(gè)，如清單 5：

清單 5. META-INF/services/IPersonalServant

      
Jeeves   # comments are OK

幸運(yùn)的是，Ant 構(gòu)建系統(tǒng)（自 1.7.0 以來）包含一個(gè)對(duì) jar 任務(wù)的服務(wù)標(biāo)簽，讓這相對(duì)容易，見清單 6：

清單 6. Ant 構(gòu)建的 IPersonalServant

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

這里，很容易調(diào)用 IPersonalServant，讓它執(zhí)行命令。然而，解析和執(zhí)行這些命令可能會(huì)非常棘手。這又是另一個(gè) “小線頭”。

#p#

3. Scanner

有無數(shù) Java 工具能幫助您構(gòu)建解析器，很多函數(shù)語言已成功構(gòu)建解析器函數(shù)庫（解析器選擇器）。但如果要解析的是逗號(hào)分隔值文件，或空格分隔文本文件，又怎么辦呢？大多數(shù)工具用在此處就過于隆重了，而 String.split() 又不夠。（對(duì)于正則表達(dá)式，請(qǐng)記住一句老話：“ 您有一個(gè)問題，用正則表達(dá)式解決。那您就有兩個(gè)問題了。”）

Java 平臺(tái)的 Scanner 類會(huì)是這些類中您最好的選擇。以輕量級(jí)文本解析器為目標(biāo)，Scanner 提供了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的 API，用于提取結(jié)構(gòu)化文本，并放入強(qiáng)類型的部分。想象一下，如果您愿意，一組類似 DSL 的命令（源自 Terry Pratchett Discworld 小說）排列在文本文件中，如清單 7：

清單 7. Igor 的任務(wù)

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

您，或者是本例中稱為 Igor的私仆，能輕松使用 Scanner 解析這組違法命令，如清單 8 所示：

清單 8. Igor 的任務(wù)，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>();  
}

假設(shè) Igor 已在 ServantLoader 中注冊(cè)，可以很方便地將 can() 調(diào)用改得更實(shí)用，并重用前面的 Servant 代碼，如清單 9 所示：

清單 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 實(shí)現(xiàn)顯然不會(huì)僅僅打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出流。我把追蹤哪些部分、跟隨哪些部分的細(xì)節(jié)留待給您（當(dāng)然，還有忠誠的 Igor）。

#p#

4. Timer

java.util.Timer 和 TimerTask 類提供了方便、相對(duì)簡(jiǎn)單的方法可在定期或一次性延遲的基礎(chǔ)上執(zhí)行任務(wù)：

清單 10. 稍后執(zhí)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 有許多 schedule() 重載，它們提示某一任務(wù)是一次性還是重復(fù)的，并且有一個(gè)啟動(dòng)的 TimerTask 實(shí)例。TimerTask 實(shí)際上是一個(gè) Runnable（事實(shí)上，它實(shí)現(xiàn)了它），但還有另外兩個(gè)方法：cancel() 用來取消任務(wù)，scheduledExecutionTime() 用來返回任務(wù)何時(shí)啟動(dòng)的近似值。

請(qǐng)注意 Timer 卻創(chuàng)建了一個(gè)非守護(hù)線程在后臺(tái)啟動(dòng)任務(wù)，因此在清單 10 中我需要調(diào)用 System.exit() 來取消任務(wù)。在長時(shí)間運(yùn)行的程序中，最好創(chuàng)建一個(gè) Timer 守護(hù)線程（使用帶有指示守護(hù)線程狀態(tài)的參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)），從而它不會(huì)讓 VM 活動(dòng)。

這個(gè)類沒什么神奇的，但它確實(shí)能幫助我們對(duì)后臺(tái)啟動(dòng)的程序的目的了解得更清楚。它還能節(jié)省一些 Thread 代碼，并作為輕量級(jí) ScheduledExecutorService（對(duì)于還沒準(zhǔn)備好了解整個(gè) java.util.concurrent 包的人來說）。

#p#

5. JavaSound

盡管在服務(wù)器端應(yīng)用程序中不常出現(xiàn)，但 sound 對(duì)管理員有著有用的 “被動(dòng)” 意義 — 它是惡作劇的好材料。盡管它很晚才出現(xiàn)在 Java 平臺(tái)中，JavaSound API 最終還是加入了核心運(yùn)行時(shí)庫，封裝在 javax.sound * 包 — 其中一個(gè)包是 MIDI 文件，另一個(gè)是音頻文件示例（如普遍的 .WAV 文件格式）。

JavaSound 的 “hello world” 是播放一個(gè)片段，如清單 11 所示：

清單 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();  
    }  
}

大多數(shù)還是相當(dāng)簡(jiǎn)單（至少 JavaSound 一樣簡(jiǎn)單）。第一步是創(chuàng)建一個(gè)文件的 AudioInputStream 來播放。為了讓此方法盡量與上下文無關(guān)，我們從加載類的 ClassLoader 中抓取文件作為 InputStream。（AudioSystem 還需要一個(gè) File 或 String，如果提前知道聲音文件的具體路徑。）一旦完成， DataLine.Info 對(duì)象就提供給 AudioSystem，得到一個(gè) Clip，這是播放音頻片段最簡(jiǎn)單的方法。（其他方法提供了對(duì)片段更多的控制 — 例如獲取一個(gè) SourceDataLine — 但對(duì)于 “播放” 來說，過于復(fù)雜）。

這里應(yīng)該和對(duì) AudioInputStream 調(diào)用 open() 一樣簡(jiǎn)單。（“應(yīng)該” 的意思是如果您沒遇到下節(jié)描述的錯(cuò)誤。）調(diào)用 start() 開始播放，drain() 等待播放完成，close() 釋放音頻線路。播放是在單獨(dú)的線程進(jìn)行，因此調(diào)用 stop() 將會(huì)停止播放，然后調(diào)用 start() 將會(huì)從播放暫停的地方重新開始；使用 setFramePosition(0) 重新定位到開始。

沒聲音？

JDK 5 發(fā)行版中有個(gè)討厭的小錯(cuò)誤：在有些平臺(tái)上，對(duì)于一些短的音頻片段，代碼看上去運(yùn)行正常，但就是 ... 沒聲音。顯然媒體播放器在應(yīng)該出現(xiàn)的位置之前觸發(fā)了 STOP 事件。（見參考資料一節(jié)中錯(cuò)誤頁的鏈接。）

這個(gè)錯(cuò)誤 “無法修復(fù)”，但解決方法相當(dāng)簡(jiǎn)單：注冊(cè)一個(gè) LineListener 來監(jiān)聽 STOP 事件，當(dāng)觸發(fā)時(shí)，調(diào)用片段對(duì)象的 notifyAll()。然后在 “調(diào)用者” 代碼中，通過調(diào)用 wait() 等待片段完成（還調(diào)用 notifyAll()）。在沒出現(xiàn)錯(cuò)誤的平臺(tái)上，這些錯(cuò)誤是多余的，在 Windows® 及有些 Linux® 版本上，會(huì)讓程序員 “開心” 或 “憤怒”。

結(jié)束語

現(xiàn)在您都了解了，廚房里的工具。我知道很多人已清楚了解我此處介紹的工具，而我的職業(yè)經(jīng)驗(yàn)告訴我，很多人將從這篇介紹文章，或者說是對(duì)長期遺忘在凌亂的抽屜中的小工具的提示中受益。

我在此系列中做個(gè)簡(jiǎn)短的中斷，讓別人能加入分享他們各自領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。但別擔(dān)心，我還會(huì)回來的，無論是本系列還是探索其他領(lǐng)域的新的 5 件事。在那之前，我鼓勵(lì)您一直探索 Java 平臺(tái)，去發(fā)現(xiàn)那些能讓編程更高效的寶石。

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