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作者：龔赤兵 來自：開放系統(tǒng)世界
Java是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，是實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰膹?qiáng)大工具。我們在實(shí)際編程中，應(yīng)該運(yùn)用并發(fā)揮其最大效能。但是，要利用面向?qū)ο缶幊趟枷耄约邯?dú)立開發(fā)出好的Java應(yīng)用程序，特別是大、中型程序，并不是一件簡單的事情。正是基于面向?qū)ο缶幊趟枷耄藗儗?shí)際中的各種應(yīng)用程序，進(jìn)行了大量的分析、總結(jié)，從而歸納出許多標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)模式。將這些設(shè)計(jì)模式合理地運(yùn)用到自己的實(shí)際項(xiàng)目中，可以最大限度地減少開發(fā)過程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)上的問題，確保項(xiàng)目高質(zhì)量的如期完成。
MVC模式介紹
模型－視圖－控制器(Model-View-Controller,MVC)模式就是為那些需要為同樣的數(shù)據(jù)提供多個(gè)視圖的應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的。它很好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)層與表示層的分離，特別適用于開發(fā)與用戶圖形界面有關(guān)的應(yīng)用程序，其示意圖見圖1。模式中基本結(jié)構(gòu)定義為：
控制器 用來處理用戶命令以及程序事件的；
模型 維護(hù)數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)訪問方法；
視圖 數(shù)據(jù)的顯示。
MVC模式基本實(shí)現(xiàn)過程為：
1. 控制器（如Java中的main程序入口）要新建模型；
2. 控制器要新建一個(gè)或多個(gè)視圖對象，并將它們與模型相關(guān)聯(lián)；
3. 控制器改變模型的狀態(tài)；
4. 當(dāng)模型的狀態(tài)改變時(shí)，模型將會自動刷新與之相關(guān)的視圖。
圖1 MVC模式基本結(jié)構(gòu)
本文要實(shí)現(xiàn)的Ｊａｖａ應(yīng)用程序是當(dāng)用戶在圖形化用戶界面輸入一個(gè)球體的半徑時(shí)，程序?qū)@示該球體的體積與表面積。我們首先利用基本MVC模式實(shí)現(xiàn)以上程序，然后利用不同數(shù)量的模型、視圖、控制器結(jié)構(gòu)來擴(kuò)展該程序。
基本MVC模式
該程序主要由三個(gè)類構(gòu)成，分別為Sphere類、TextView類及SphereWindow類。其中Sphere類扮演Model的角色，TextView類為View角色，SphereWindow類為Controller角色。
Java通過專門的類Observable及Observer接口來實(shí)現(xiàn)MVC編程模式。其UML類圖及MVC模式的實(shí)現(xiàn)方式見圖2。
圖2 MVC模式的UML類圖
從圖2中可以看出，Model類必須繼承Observable類，View類必須實(shí)現(xiàn)接口Observer。正是由于實(shí)現(xiàn)了上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)模型發(fā)生改變時(shí)（當(dāng)控制器改變模型的狀態(tài)），模型就會自動刷新與之相關(guān)的視圖。其UML序列圖可以表示為圖3。
Model類Sphere，必須擴(kuò)展Observable類，因?yàn)樵贠bservable類中，方法addObserver()將視圖與模型相關(guān)聯(lián)，當(dāng)模型狀態(tài)改變時(shí)，通過方法notifyObservers()通知視圖。其中實(shí)現(xiàn)MVC模式的關(guān)鍵代碼為：
import java.util.Observable;
class Sphere extends Observable
{
....
public void setRadius(double r)
{
myRadius = r;
setChanged(); // Indicates that the model has changed
notifyObservers();
}
....
}
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圖3 MVC模式的UML序列圖
View類的角色TextView類必須實(shí)現(xiàn)接口Observer，這意味著類TextView必須是implements Observe，另外還需實(shí)現(xiàn)其中的方法update()。有了這個(gè)方法，當(dāng)模型Sphere類的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，與模型相關(guān)聯(lián)的視圖中的update()方法就會自動被調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)視圖的自動刷新。View類的關(guān)鍵代碼如下：
import java.util.Observer;
import java.util.Observable;
public class TextView extends JPanel implements Observer
{
......
public void update(Observable o, Object arg)
{
Sphere balloon = (Sphere)o;
radiusIn.setText(“ ”+f3.format(balloon.getRadius()));
volumeOut.setText(“ ”+f3.format(balloon.volume()));
surfAreaOut.setText(“ ” + f3.format(balloon.surfaceArea()));
}
......
}
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SphereWindow類作為Controller，它主要新建Model與View，將view與Model相關(guān)聯(lián)，并處理事件，其中的關(guān)鍵代碼為：
public SphereWindow()
{
super(“Spheres: volume and surface area”);
model = new Sphere(0, 0, 100);
TextView view = new TextView();
model.addObserver(view);
view.update(model, null);
view.addActionListener(this);
Container c = getContentPane();
c.add(view);
}
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
JTextField t = (JTextField)e.getSource();
double r = Double.parseDouble(t.getText());
model.setRadius(r);
}
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該程序是通過Java中的MVC模式編寫的，具有極其良好的可擴(kuò)展性。它可以輕松實(shí)現(xiàn)以下功能：
1. 實(shí)現(xiàn)一個(gè)模型的多個(gè)視圖；
2. 采用多個(gè)控制器；
3. 當(dāng)模型改變時(shí)，所有視圖將自動刷新；
4. 所有的控制器將相互獨(dú)立工作。
這就是Java編程模式的好處，只需在以前的程序上稍作修改或增加新的類，即可輕松增加許多程序功能。以前開發(fā)的許多類可以重用，而程序結(jié)構(gòu)根本不再需要改變，各類之間相互獨(dú)立，便于團(tuán)體開發(fā)，提高開發(fā)效率。
一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和一個(gè)控制器
下面我們討論如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和一個(gè)控制器的程序。當(dāng)用戶在圖形化用戶界面輸入一個(gè)球體的半徑，程序除顯示該球體的體積與表面積外，還將圖形化顯示該球體。該程序的4個(gè)類之間的示意圖可見圖4。
圖4一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和一個(gè)控制器的基本結(jié)構(gòu)
其中Model類及View1類根本不需要改變，與前面的完全一樣，這就是面向?qū)ο缶幊痰暮锰帯τ贑ontroller中的SphereWindows類，只需要增加另一個(gè)視圖，并與Model發(fā)生關(guān)聯(lián)即可。其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)代碼為：
public SphereWindow()
{
super(“Spheres: volume and surface area”);
model = new Sphere(0, 0, 100);
TextView tView = new TextView();
model.addObserver(tView);
tView.addActionListener(this);
tView.update(model, null);
GraphicsView gView = new GraphicsView();
model.addObserver(gView);
gView.update(model, null);
Container c = getContentPane();
c.setLayout(new GridLayout(1, 2));
c.add(tView);
c.add(gView);
}
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其程序輸出結(jié)果見圖5。
圖5 輸出結(jié)果
一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和兩個(gè)控制器
在上面的程序中，我們只能通過鍵盤輸入球體半徑，現(xiàn)在我們修改以上程序，利用鼠標(biāo)放大、縮小右邊的球體圖形及可改變球體的半徑，從而獲得球體半徑的輸入。
此時(shí)的MCV模式為一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和兩個(gè)控制器，其結(jié)構(gòu)可以見圖6，其UML類圖可以表示為圖7。
其中Sphere、TextView與GraphicsView類與前面完全一樣。在主程序SphereWindows中，該類這時(shí)不是直接作為Controller，它控制Controller1與Controller2的新建。該程序的關(guān)鍵代碼為：
public SphereWindow()
{
super(“Spheres: volume and surface area”);
Sphere model = new Sphere(0, 0, 100);
TextController tController = new TextController(model);
GraphicsController gController = new GraphicsController(model);
Container c = getContentPane();
c.setLayout(new GridLayout(1, 2));
c.add(tController.getView());
c.add(gController.getView());
}
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圖6一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和兩個(gè)控制器的基本結(jié)構(gòu)
圖7 一個(gè)模型、兩個(gè)視圖和兩個(gè)控制器的UML類圖
當(dāng)程序SphereWindow運(yùn)行時(shí)，將鼠標(biāo)移動到球體的外圓處，點(diǎn)擊拖動即可實(shí)現(xiàn)球體的放大與縮小，同時(shí)球體半徑、表面積與球體積也同時(shí)變化。
小結(jié)
從上面介紹可以看出，通過MVC模式實(shí)現(xiàn)與圖形用戶化界面相關(guān)的應(yīng)用程序具有極其良好的可擴(kuò)展性，是Java面向?qū)ο缶幊痰奈磥矸较颉?/p>
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