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设计模式在ejb中的应用

什么是设计模式

  设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

  毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。

  gof的“设计模式”是第一次将设计模式提升到理论高度,并将之规范化,本书提出了23种基本设计模式,自此,在可复用面向对象软件的发展过程中,新的大量的设计模式不断出现。

  设计模式和框架

  现在,可复用面向对象软件系统现在一般划分为三大类:应用程序 工具箱和框架(framework),我们平时开发的具体软件都是应用程序;java的api属于工具箱;而框架是构成一类特定软件可复用设计的一组相互协作的类。ejb(enterprise javabeans)是java应用于企业计算的框架.

  框架通常定义了应用体系的整体结构 类和对象的关系等等设计参数,以便于具体应用实现者能集中精力于应用本身的特定细节。框架主要记录软件应用中共同的设计决策,框架强调设计复用,因此框架设计中必然要使用设计模式.

  另外,设计模式有助于对框架结构的理解,成熟的框架通常使用了多种设计模式,如果你熟悉这些设计模式,毫无疑问,你将迅速掌握框架的结构,我们一般开发者如果突然接触ejb j2ee等框架,会觉得特别难学,难掌握,那么转而先掌握设计模式,无疑是给了你剖析ejb或j2ee系统的一把利器。

  ejb中的设计模式

  下面我们从设计模式的角度看看ejb的框架是怎样的?在这之前假设你已经大概了解了设计模式。专门的设计模式阐述请见我的设计模式之系列.

  ejb是采取多层结构,原先我们数据库开发基本是应用程序(商业逻辑运算)直接调用数据库驱动,在ejb中,为将商业逻辑计算和数据库截然分开,使用多个结构式模式:adapter模式和bridge模式等.这样做的好处显然有三个:

  1.分离了商业逻辑层和数据访问层;
  2.能同时支持多个数据库;
  3.但数据库类型更换时,不会设计到商业逻辑代码的大量修改.

  ejb中将对数据库进行调用(如发出select等语句)称为会话bean(sessionbean),而将对应数据库一个个记录的bean称为实体bean(entity bean);由这两种类型的bean完成对数据库的访问.

  会话bean一般和客户端应用是一一对应,而和数据库端联系紧密的是实体bean,ejb在实体bean(或直接在会话bean)和数据库之间使用了adapter模式和bridge模式,无意在实体bean和数据库之间又多了一层,称之为dao(data access object ),dao实际就是设计模式的混合体.

  我们以java的宠物店中的catalog为例,这是专门处理宠物店中的宠物类别,在对数据库访问中,有两个主要程序:catalogejb和catalogdao,我们从具体代码中看看设计模式是怎么应用的.

  bridge模式和adapter模式
  我们首先看看catalogejb代码:

public class catalogejb implements sessionbean {
  protected catalogdao dao;

  //从dao工厂中获取一个dao 这是调用工厂(factory)模式的一个实例
  public void ejbcreate() {
    try {
      dao = catalogdaofactory.getdao();
    }
    catch (catalogdaosysexception se) {
      debug.println("exception getting dao " + se);
      throw new ejbexception(se.getmessage());
    }
  }

  ....

 }

  我们发现在catalogejb中并没有通常的会话bean那样有对数据库操作的"select .. from ."等之类sql操作语句,这些都被封装到dao的具体实现中(concrete class).

  在catalog这个示例中使用了设计模式的bridge模式,判断是否是某种模式,主要依据其参与者的种类和相互关系,我们先看看bridge模式的定义和参与者:


  bridge模式是将抽象和行为划分开来,各自独立,但能动态的结合起来(好象搭建了一座桥)。在本例中,是将商业逻辑和数据库访问这样的行为划分开来,数据库访问专门放置在dao中了。

  bridge模式需要两个接口(抽象类和接口通称为接口),一个用来封装抽象部分,本例中是封装商业逻辑,是catalogejb;还有一个是封装行为(implementor),本例中是catalogdao,看看catalogdao代码:

public interface catalogdao {

  public category getcategory(string categoryid, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public page getcategories(int start, int count, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public product getproduct(string productid, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public page getproducts(string categoryid, int start, int count, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public item getitem(string itemid, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public page getitems(string productid, int start, int size, locale l)
  throws catalogdaosysexception;

  public page searchitems(string query, int start, int size, locale l)
  throws catalogdaosysexception;


}

  bridge模式中参与者还需要有行为接口的具体实现(concreteimplementor),在本例中是catalogdaoimpl,虽然在目前宠物店中只有一个concreteimplementor,但是可扩展为到mysql xml等数据源访问,比如你可以自己新增一个叫catalogdaoimplmysql,也是作为catalogdao的子类。

  看看catalogdao的一个子类catalogdaoimpl的代码:

public class catalogdaoimpl implements catalogdao {
  protected static datasource getdatasource()
    throws catalogdaosysexception {
    try {
      initialcontext ic = new initialcontext();
      return (datasource) ic.lookup(jndinames.catalog_datasource);
    }
    catch (namingexception ne) {
      throw new catalogdaosysexception("namingexception while looking "
        + "up db context : "
        + ne.getmessage());
    }
  }

  //具体select语句在这里出现,这里主要是oracle 数据库的访问语句

  public category getcategory(string categoryid, locale l)
  throws catalogdaosysexception {

    connection c = null;
    preparedstatement ps = null;
    resultset rs = null;
    category ret = null;

    try {
      c = getdatasource().getconnection();

      ps = c.preparestatement("select a.catid, name, descn "
          + "from (category a join "
          + "category_details b on "
          + "a.catid=b.catid) "
          + "where locale = ? "
          + "and a.catid = ?",
      resultset.type_scroll_insensitive,
      resultset.concur_read_only);
      ps.setstring(1, l.tostring());
      ps.setstring(2, categoryid);
      rs = ps.executequery();
      if (rs.first()) {
        ret = new category(rs.getstring(1).trim(),
        rs.getstring(2),
        rs.getstring(3));
      }
      rs.close();
      ps.close();

      c.close();
      return ret;
    }
    catch (sqlexception se) {
      throw new catalogdaosysexception("sqlexception: "
      + se.getmessage());
    }


    ....

}

  bridge模式参与者总结如下:

  商业逻辑抽象类 (catalogejb)

  抽象的商业逻辑操作.
  对daoimplementor调用.
  不关心是具体什么数据源被使用(无论是oracle还是jdbc还是xml).
  dao(data access object) (catalogdao)

  对数据源的抽象操作行为.
  提供了非常方便访问和维护管理数据的api结构.
  daoimplementor (catalogdaoimpl 有可能有catalogdaoimplsybase catalogdaoimplmysql 等)

  实现具体的dao接口内容.
  使用adapter模式,将特定的数据源驱动接口适配到dao接口中去
  数据源 ( oracle, or sybase database via jdbc api)

  提供访问具体数据库的驱动接口,如包括连接池等.

  在使用数据源驱动接口时,需要使用adapter模式,adapter模式将两个不相关的类纠合在一起使用,adapter模式实际是使用组合(composition)和继承(inheritance)两种方式再生类,在著名的"think in java"的"类再生"专门提到这两个方式.

  很显然,如果你对bridge模式和adapter模式熟悉,那么对宠物店中的catalog理解就会非常快,同样,在宠物店其他部分如订单 用户注册 等都能迅速理解。


  factory模式和singleton模式

  该模式类似new,是用来创建对象的,使用factory模式是为了实现面向对象的基本原则.封装(encapsulation)和分派(delegation);将创建对象与使用对象进行分工。因此在平时开发过程中,尽量使用factory模式创建对象。

  本例catalogejb中是使用factory模式获得一个dao的具体实例对象,见上面catalogejb代码中注释。我们看看catalogdaofactory的代码:

public class catalogdaofactory {
  public static catalogdao getdao() throws catalogdaosysexception {

    catalogdao catdao = null;
    try {
      initialcontext ic = new initialcontext();
      string classname = (string) ic.lookup(jndinames.catalog_dao_class);
      catdao = (catalogdao) class.forname(classname).newinstance();
    } catch (namingexception ne) {
      ...

    }
    return catdao;
}

  在catalogdaofactory可以依据系统的配置文件,动态获得dao的方法,之所以采取动态方式,当然便于用户自己增加自己的dao方式,而不必修改代码,只要直接修改配置文件就可以。

  如果在这里只需要catalogdaofactory产生一个实例,可以采取singleton模式,singleton的目的是控制类实例对象的创建,并且允许整个程序只在一点对它进行访问。singleton本身类只能创建一个,是单线程。

public class catalogdaofactory {
  private static catalogdao catdao = null;

  public static catalogdao getintance(){
    if (catdao==null)
      try {
        initialcontext ic = new initialcontext();
        string classname =
           (string) ic.lookup(jndinames.catalog_dao_class);
        catdao = (catalogdao) class.forname(classname).newinstance();
      } catch (namingexception ne) {
        ...

      }
     }
    return catdao;

  }
}

  那么在catalogejb的调用从
  dao = catalogdaofactory.getdao();

  要改为
  dao = catalogdaofactory.getintance();


  facade模式

  在ejb应用中,有两个端点,这一端是用户端,另外一端是ejb,通常在这两个端点间会增加一层,用来松散两个端点之间的耦合,比如在宠物店例子中,考虑到不同身份的用户有不同的操作流程,比如顾客注册进入后,需要浏览目录,下订单,而商店管理者进入后需要确认或者否定订单,或者检查库存。这些功能需要借助session bean和entity bean完成。

  但是如果用户端直接和这些bean互动,会有以下问题:

  1. 用户端必须注意和这些beans的所有有联系或互动的事情,无法阻止用户端可能不恰当的使用这些beans.
  2.如果ejb的api改动,那么用户端的一些代码也要修改。无疑扩展性很差。
  3.即使这些beans都在同一台服务器上,用户端还是用remote方式来调用它们,造成网络无故拥挤。

  那么我们使用facade模式来解决这个问题,facade的定义是为子系统中的一组接口提供一个一致的界面,很显然我们需要为这些bean提供一个统一的对外界面。如下图:

设计模式在ejb中的应用

  在宠物店中,shoppingclientfacadelocalejb是面对所有用户端操作的统一界面,用户端操作就不直接和那些ejb如customerejb或shoppingcartejb有联系,而是都通过shoppingclientfacadelocalejb来联系的。代码如下:

public class shoppingclientfacadelocalejb implements sessionbean {
  ...

  //和customerejb联系
  public customerlocal getcustomer() throws finderexception {
    if (userid == null) {
      ...
    }
    try {
      initialcontext ic = new initialcontext();
      object o = ic.lookup("java:comp/env/ejb/petstore/local/customer");
      customerlocalhome home =(customerlocalhome)o;
      customer = home.findbyprimarykey(userid);
    } catch (javax.naming.namingexception nx) {
      ...
    }

    return customer;
  }

  .....

  //和shoppingcartejb联系
  public shoppingcartlocal getshoppingcart() {
    if (cart == null) {
      try {
        initialcontext ic = new initialcontext();
        object o = ic.lookup("java:comp/env/ejb/cart/cart");
        shoppingcartlocalhome home =(shoppingcartlocalhome)o;
        cart = home.create();
      } catch (javax.ejb.createexception cx) {
       ...
      }
    }
    return cart;
  }

  ....

}

  facade模式参与者:

  sessionfacade (shoppingclientfacadelocalejb)

  提供一组操作流程

  将真正工作委托到ejb的bean.

  ejb的bean (customerejb, shoppingcartejb等等)

  执行基本的商业逻辑操作

  没有任何对sessionfacade的调用.

  这样不但可扩展性大大增强,效率也提高了,用户端只需要一次remote对sessionfacade调用就可以了,而sessionfacade会自动定位到与它同一台服务器的那些邻居bean(customerejb, shoppingcartejb等等),无疑减少网络拥挤,提高了速度.

  总结

  在ejb的具体使用中,使用合适的设计模式,不但使代码可重用性 可拓展性增强,最重要的是能提高效率和速度,我们知道ejb框架由于考虑大型系统中事务安全等各方面问题,效率性能有所欠缺,那么我们在具体问题具体应用时,使用设计模式可以弥补这个问题。

  例如proxy模式可以为我们在访问巨大的需要花费一定时间才能展开的对象时,提供一个代理,这样不会因为那个巨大对象而影响当前运行速度,ejb中的那些bean很显然属于巨大对象(因为它们有反复的数据库操作,这些很费时间〕。

  flyweight模式是避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类).当你要从ejb中获取一系列字符串,而这些字符串中肯定有许多是重复的,那么我们可以将这些重复的字符串储存在flyweight池(pool)中以达到共享。

  在以后篇幅中会陆续介绍此类应用。

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