基于Java反射机制及控制反转的GUI框架设计

发布日期:2017-11-23     发布者:BOB体育娱乐集团     浏览次数:

基于Java反射机制及控制反转的GUI框架设计

Java是目前最优秀的软件开发语言之一,由于其结构简单、面向对象、跨平台等优越特性使它具有极强的生存力,并得到了广泛的应用。基于Java的图形用户界面(GUI)中,AWT是Java提供的用来建立和设置Java图形用户界面的第一代开发工具。AWT由java.awt包提供,其中包含了许多可以用来建立与平台无关的GUI类。由于AWT组件占有系统资源较多,常把java.awt组件称为重量级组件。Java Swing是Java Foundation Classes(JFC)的一部分,解决了AWT的很多缺点,相对于AWT,Swing是轻量级组件。Swing提供了许多比AWT更好的屏幕显示元素,使用纯Java写成,与Java一样可以跨平台运行[1]。

图形用户界面(GUI)借助于多种组件,包括菜单、按钮、文本框、选择框、列表框等,通过相应的事件处理机制,实现与用户的动态交互。

1 图形用户界面的建立

1.1 创建GUI窗口

javax.swing.JFrame类是用来建立用户界面的底层窗口容器,能够容纳其他组件的对象,如标签、按钮、文本组件等。JFrame类提供的add()方法把不同的组件添加到容器中,通过容器类的setLayout()方法可以设定容器的布局,安排各种组件在容器中。

使用JFrame类创建GUI窗口的基本步骤如下:用JFrame类或其子类创建一个对象即窗体;设置窗口的部分属性,如标题、宽度、高度、可见性、图标等;添加内容面板、组件;编写事件处理方法;组件添加事件监听。

1.2 Java事件处理

在Java中,程序与用户的交互通过响应各种事件来实现。每当一个事件发生,Java虚拟机就会将事件的消息传递给程序,由程序中的事件处理方法对事件进行处理。Java通过委托型事件处理机制来解决对事件的响应。
事件处理机制可表述如下[2]:事件源对象封装了事件源、组件状态等必要信息;当事件源对象发生改变时,向它所注册的所有监听器发出通知,各监听器判断事件类型是否为自己管辖范围,若是,则通知给该监听器的执行器,执行器从事件中获取事件信息,并执行相应函数,改变组件的状态。

1.3 传统创建窗口和事件处理的局限性

在传统的GUI创建过程中,存在一些局限性。

(1)组件创建、添加都采用硬编码方式,造成程序的过度耦合。

(2)如果窗体中有很多组件,组件要添加注册监听,则在代码中看到很多重复注册监听的代码,而这些注册监听的代码都与界面本身设计无关,组件与事件之间的映射关系将会很混乱。

(3)事件处理方法定义在别的类中,无法得到窗体及其组件的引用,只能得到事件源,而无法改变其他组件的状态;或者把事件处理与窗体设计放在一起,这样程序的可维护性又不好。

(4)不利于代码重用,基于MVC的思想,应该把事件处理方法分离出来;在需要修改事件处理代码时,就无需修改界面本身的源代码。

2 图形用户界面设计的改进

2.1 控制反转(IOC)

IOC就是控制反转[3](Inversion of Control)的缩写,也称为依赖注入,控制反转IOC是一种用于控制业务对象之间依赖关系的机制,将其设计的类与类之间的关系都交由外部容器进行管理,仅需调用类在容器中注册的名字就可以得到类的实例,有效降低了业务对象之间的依赖程度,实现了业务对象之间的松散耦合。
IOC的实际意义就是把组件之间的依赖关系(调用关系)反转出来,对象之前的依赖关系用xml配置文件描述;这样,各个组件之间就不存在硬编码的关联,任何组件都可以最大程度地得到重用。
考虑如下接口和类的定义:
public interface ICar{void operate();}
public class Toyota implements ICar{…}
public class Honda implements ICar{…}
public class Driver{
private ICar car;
public void setCar(ICar car){this.car = car;}
public ICar getCar(){return car;}
public void drive(){car.operator();}
}

类Driver依赖于ICar,而类Toyota和Honda实现了接口ICar,即类Driver可以依赖于Toyota或Honda。
运用了IOC模式后就不再需要自己管理组件之间的依赖关系,只需要声明由xml配置文件描述去实现这种依赖关系,就好像把对组件之间的依赖关系的控制进行了倒置,不再由组件自己来建立这种依赖关系而是交给xml配置文件去管理。

2.2 设计的改进

在改进的GUI编程中,把窗体中组件的创建、组件的外观设置和组件触发事件时执行什么方法,不是以硬编码的方式组合在一起,而是通过配置文件来配置。这样开发人员无须关心组件的创建、组件的样式设置、事件的监听与实现,只需要设置相应的get、set方法来存取组件、属性等,事件处理方法能在任意类中实现,方法名可以自定义,并且在其他类中能够得到窗体对象及其组件的引用。当组件的样式发生改变时,只需改动配置文件即可。

该改进设计通过配置文件,并利用控制反转和Java反射机制得以实现,这就需要有框架和良好的设计。

3 框架运行机理

框架中各组成部分在运行过程中的调用关系如图1所示。

基于Java反射机制及控制反转的GUI框架设计


当程序入口启动时,框架解析bean-config.xml文件;组件工厂类根据xml配置文件创建各种组件对象;组件外观设置类查找xml文件为每个组件设置相应的外观;事件监听器类查找xml文件为每个组件添加对应的事件监听器;事件执行类查找xml文件为每个组件设置事件触发时执行的方法;最后还需要一个保存窗体对象的类。

本文引用地址:

  • 分享
  • QQ客服1
  • QQ客服2