JavaExplore

     摘要: 3 數(shù)據(jù)源處理 JFreeChart 中的數(shù)據(jù)源是DataSet接口類型。該接口有三個(gè)主要的子類接口：CategoryDataset、PieDataset、SeriesDataset CategoryDataset 接口的實(shí)現(xiàn)類基本上都維護(hù)了一...  閱讀全文

1、策略：常用于算法族，將算法從依賴的環(huán)境中抽象出來(lái)形成
2、狀態(tài)：和策略非常接近，使用于有明顯狀態(tài)變化的時(shí)候
3、命令：命令的發(fā)起與執(zhí)行解藕，命令類可以獨(dú)立演化，有助于做redo undo操作以及記錄所執(zhí)行的命令
4、解釋：用于文法的解析
5、迭代子：java中有現(xiàn)成的實(shí)現(xiàn)，iterator
6、觀察者：常見(jiàn)，類似與模型視圖的關(guān)系，java中提供了oberver類和observable接口
7、調(diào)停者：處理混亂的類交互，抽象出中間類，將類間的交互都通過(guò)這個(gè)類完成
8、模版：將擁有同一父類的多個(gè)具體子類的共同操作提取出來(lái)形成抽象模版類
???????? 原則：具體的私有屬性應(yīng)該放到具體類中，抽象類中調(diào)用屬性通過(guò)屬性方法而不是直接調(diào)用屬性
?????????????? 將私有屬性放到具體的類中，才能方便對(duì)父類進(jìn)行多個(gè)實(shí)現(xiàn)。
???????? 將行為看作劃分類的標(biāo)準(zhǔn)，以前我都是將數(shù)據(jù)模型看作劃分類的思想，以后應(yīng)該重新審視行為在類中的重要作用，特別是在的繼承等級(jí)中。

1 簡(jiǎn)介

JFreeChart 是 SourceForge.net 上的一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，它的源碼和 API 都可以免費(fèi)獲得。 JFreeChart 的功能非常強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)餅圖 ( 二維和三維 ) ,  柱狀圖  ( 水平 , 垂直 ), 線圖 , 點(diǎn)圖 , 時(shí)序圖 , 甘特圖 ,  股票行情圖 , 混和圖 ,  溫度計(jì)圖 ,  刻度圖等常用商用圖表，   圖形可以導(dǎo)出成 PNG 和 JPEG 格式，同時(shí)還可以與 PDF 和 EXCEL 關(guān)聯(lián)，支持對(duì)圖形的放大、縮小，支持常見(jiàn)圖形的 3D 顯示。

2 圖形 對(duì)象的處理

2 ．1 JFreeChart對(duì)象

JFreeChart 可以生成很多圖形對(duì)象，它的工廠類提供了 33 個(gè)工廠方法用于生成不同的圖形對(duì)象（具體的工廠方法可以參見(jiàn) JFreeChart 的 API 手冊(cè)或者源碼中的 ChartFactory 類 ）。              JFreechart 對(duì)圖形對(duì)象的抽象具體化。圖形對(duì)象（ JFreeChart ），由 Title( 主標(biāo)題 ) ， SubTitle （子標(biāo)題 ) ， Plot （圖形的繪制結(jié)構(gòu)）等幾個(gè)主要對(duì)象組成。各個(gè)組成部分如下圖所示：

這是一個(gè) JFreeChart 對(duì)象，上面的“ chart 標(biāo)題”是 Title 對(duì)象，中間區(qū)域是 Plot 對(duì)象（包括繪圖區(qū)域和坐標(biāo)軸區(qū)域），下面的區(qū)域是 LegendTitle 對(duì)象，是一種 SubTitle 對(duì)象。

每個(gè) JFreeChart 對(duì)象只能有 1 個(gè) Title 對(duì)象， 1 個(gè) Plot 對(duì)象，可以有多個(gè) SubTitle 對(duì)象。 JFreeChart 對(duì)象可以進(jìn)行的操作有：背景的設(shè)置（背景顏色、背景圖片、透明度等）、邊框的設(shè)置（是否可見(jiàn)、筆畫(huà)、 Paint 等）、渲染方式的設(shè)置、標(biāo)題對(duì)象的設(shè)置、子標(biāo)題對(duì)象的增刪查操作。（本文中的所有操作都不提供代碼級(jí)的介紹，可參見(jiàn) API 手冊(cè)或者源碼）

2 ．2 主標(biāo)題對(duì)象

主標(biāo)題對(duì)象是 TextTitle 類型，可以進(jìn)行的操作有：背景設(shè)置、字體設(shè)置（字體類型、顏色、內(nèi)容、對(duì)齊方式等操作）、 tooltip 設(shè)置、 URL 設(shè)置。

2 ．3 Plot 對(duì)象

Plot 對(duì)象是圖形的繪制結(jié)構(gòu)對(duì)象。 JFreeChart 中含有很多不同的 Plot 對(duì)象，每一種圖形對(duì)象中的 Plot 對(duì)象都在實(shí)例化的時(shí)候創(chuàng)建。所有的 Plot 共有的操作有：背景設(shè)置（背景顏色、背景圖片、透明度等）、前景透明度設(shè)置、無(wú)數(shù)據(jù)存在情況的設(shè)置（顯示的字符內(nèi)容、顯示的字體、顯示的 Paint ）、放大縮小比例的設(shè)置，大部分 Plot 對(duì)象還有設(shè)置 Datset 、設(shè)置 Renderer 對(duì)象操作。

JFreeChart 中有 18 種 Plot 抽象類的具體實(shí)現(xiàn)類。 Plot 的具體實(shí)現(xiàn)類主要由以下重要對(duì)象組成： Renderer 對(duì)象（圖形的繪制單元——繪圖域） Datset （圖形的數(shù)據(jù)源）， DomainAxis （區(qū)域軸，相當(dāng)于 x 軸）， RangeAxis （范圍軸，相當(dāng)于 y 軸）。不同的 Plot 對(duì)象組成方式不盡相同，有的不含有 Renderer 對(duì)象，比如 CompassPlot 、 ContourPlot 、 MultiplePiePlot 、 PiePlot 等，有的不含有 DomainAxis 、 RangeAxis 對(duì)象，另外除了 FastScatterPlot 類都含有 Datset 對(duì)象， FastScatterPlot 使用 float 的二維數(shù)組充當(dāng)數(shù)據(jù)源。尤其說(shuō)明一點(diǎn)，餅狀圖相關(guān)的 Plot 對(duì)象（ MultiplePiePlot 、 PiePlot 、 PiePlot3D 、 RingPlot ）中都不含有 Renderer 對(duì)象、 DomainAxis 對(duì)象、 RangeAxis 對(duì)象。

一般來(lái)說(shuō)， Datset 對(duì)象存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模型， Renderer 對(duì)象存儲(chǔ)顯示模型， Plot 對(duì)象根據(jù) Datset 對(duì)象、 Renderer 對(duì)象完成畫(huà)圖操作。

仍以上面的圖形講解 Plot 對(duì)象的組成。

   上圖的中間區(qū)域是是一個(gè) XYPlot 對(duì)象。其中的折線部分即是圖形的繪制單元 Renderer 對(duì)象。 X 軸是 DomainAxis ， y 軸是 RangeAxis ，其中 Datset 對(duì)象屬于數(shù)據(jù)模型范疇，是 UI 不可見(jiàn)對(duì)象。該圖中的 plot 背景色、網(wǎng)格線的各種設(shè)置可以通過(guò) XYPlot 對(duì)象本身完成。

       下面講解 Renderer 對(duì)象、 Axis 對(duì)象（ X 軸、 y 軸都屬于 Axis 對(duì)象）， Datset 對(duì)象在后續(xù)章節(jié)中專門講解。

2 ．3．1 Renderer對(duì)象

Renderer 對(duì)象是圖形的繪制單元。 JFreeChart 提供了兩個(gè)接口 CategoryItemRenderer 和 XYItemRenderer 、 1 個(gè)抽象類 AbstractRenderer 供具體的 Renderer 類實(shí)現(xiàn)，給出了將近 50 種具體實(shí)現(xiàn)類。

一般來(lái)說(shuō) Renderer 對(duì)象可進(jìn)行的操作有：對(duì) item label （下圖中的柱狀圖上的紅色數(shù)字即為 item label 的示例）的默認(rèn)設(shè)置（ item label 的產(chǎn)生方式、是否可見(jiàn)、字體、 Paint 、正反向 item label 的位置設(shè)置等）、繪制圖形的邊框默認(rèn)設(shè)置（ Paint 、筆畫(huà)、是否可見(jiàn)等）、繪制圖形的默認(rèn)設(shè)置（形狀、筆畫(huà)、是否可見(jiàn)、對(duì)應(yīng)的圖例中是否可見(jiàn)等，折線圖還有線條是否可見(jiàn)、折點(diǎn)圖形是否可見(jiàn)、折點(diǎn)圖形是否填充、折點(diǎn)圖形的形狀、對(duì)應(yīng)的圖例中線條是否可見(jiàn)、圖形是否可見(jiàn)、整體是否可見(jiàn)等）、以及對(duì)指定 item label 的設(shè)置、指定繪制圖形的設(shè)置。可以說(shuō)和具體繪制的圖形相關(guān)的屬性都可以通過(guò) Renderer 對(duì)象設(shè)置。

不同的 Renderer 的實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)了不同的顯示方式，在含有 Renderer 對(duì)象的 JFreeChart 對(duì)象中， R enderer 對(duì)象決定了JFreeChart對(duì)象的顯示方式。例如：柱狀圖的Plot對(duì)象中默認(rèn)的Renderer對(duì)象是 CategoryItemRenderer 對(duì)象，通過(guò)設(shè)置 Plot 對(duì)象的Renderer對(duì)象 為 LineAndShapeRenderer ，則柱狀圖變?yōu)榫€圖。使用中一般不需要顯式的實(shí)例化一個(gè) R enderer 對(duì)象，一般通過(guò) JFreeChart 對(duì)象的 Plot 對(duì)象調(diào)用現(xiàn)有的 R enderer 對(duì)象進(jìn)行重新設(shè)置等操作。

2 ．3．2 Axis對(duì)象

JFreeChart 提供了兩種類型的坐標(biāo)軸： CategoryAxis （等級(jí)軸）和 ValueAxis （值軸）， ValueAxis 又有 3 個(gè)子類： DateAxis （時(shí)間軸）、 NumberAxis （數(shù)字軸）、 PeriodAxis （時(shí)期軸）。這些坐標(biāo)軸還有更詳細(xì)的子類，不再一一列舉

Axis 對(duì)象可進(jìn)行的操作有：標(biāo)題的設(shè)置（內(nèi)容、字體、Paint、顯示角度等）、坐標(biāo)線的設(shè)置（筆畫(huà)、Paint、是否可見(jiàn)等）、刻度線的設(shè)置（是否可見(jiàn)、筆畫(huà)、Paint、位于繪圖區(qū)域的長(zhǎng)度、位于繪圖區(qū)域外的長(zhǎng)度等）、刻度標(biāo)示的設(shè)置（筆畫(huà)、Paint、字體、與軸的距離等）、坐標(biāo)軸范圍設(shè)置等。

CategoryAxis 對(duì)象還可以進(jìn)行的操作有： 刻度標(biāo)示間距 設(shè)置（ 最小間距、最大間距、指定間距）等。

ValueAxis 對(duì)象可進(jìn)行的操作有：軸端設(shè)置（顯示的圖形形狀）、范圍設(shè)置（是否自動(dòng)產(chǎn)生范圍、自動(dòng)產(chǎn)生的最小范圍、最大范圍、指定確定范圍、指定范圍大小等）、間隔設(shè)置（是否自動(dòng)產(chǎn)生間隔、指定間隔）等。

DateAxis 對(duì)象還有對(duì)時(shí)間刻度顯示格式的設(shè)置操作。

2 ． 4 子標(biāo)題對(duì)象

    子標(biāo)題對(duì)象是 Title 類型的對(duì)象，一個(gè)JFreeChart可以有多個(gè)子標(biāo)題對(duì)象。JFreeChart提供了5種Title的實(shí)現(xiàn)，可以是圖片、文本、圖例等的形式。

（數(shù)據(jù)源以及常用圖形的處理以及進(jìn)一步的討論在后續(xù)文章中介紹）
 

1、代理模式：參與角色：代理與真實(shí)實(shí)體共同的抽象角色、代理角色、真實(shí)實(shí)體角色
?????? 遠(yuǎn)程代理：封裝對(duì)與遠(yuǎn)程對(duì)象復(fù)雜的調(diào)用通訊過(guò)程，象調(diào)用本地對(duì)象一樣
?????? 虛擬代理：真實(shí)實(shí)體加載時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的，使用虛擬代理提供友好的顯示方式，一邊加載實(shí)際的對(duì)象
?????? 安全代理：調(diào)用真實(shí)的對(duì)象之前插入權(quán)限驗(yàn)證模塊
?????? 智能引用代理：調(diào)用真實(shí)的對(duì)象之后調(diào)用統(tǒng)計(jì)等相關(guān)操作模塊

2、享元模式：參與對(duì)象：建造工廠、抽象享元、具體享元
?????? 分析對(duì)象的內(nèi)蘊(yùn)與外蘊(yùn)狀態(tài)，即不變的私有屬性與變化的私有屬性。建造工廠使用備忘錄模式存儲(chǔ)已經(jīng)建造的對(duì)象，建造對(duì)象的時(shí)候，以參數(shù)的形式傳遞享元對(duì)象的內(nèi)蘊(yùn)屬性。實(shí)際調(diào)用中，使用傳遞外部參數(shù)的方法使用外蘊(yùn)變量。

?? 復(fù)合的享元對(duì)象組成的對(duì)象，不可以整體使用享元模式，但可以單個(gè)的享元對(duì)象屬性使用該模式
?? 優(yōu)點(diǎn)：降低內(nèi)存中的對(duì)象? 缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜性
???????

3、門面模式：結(jié)構(gòu)模式。為包含有很多對(duì)象的子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的操作接口類，所有對(duì)該子系統(tǒng)的調(diào)用都通過(guò)這個(gè)類，降低子系統(tǒng)之間調(diào)用的復(fù)雜度，也符合笛比特法則（一個(gè)對(duì)象的朋友盡量少，只與朋友說(shuō)話）

4、橋梁模式：參與角色：抽象化角色、抽象化的具體角色、實(shí)現(xiàn)化角色、實(shí)現(xiàn)化的具體角色
?兩個(gè)有繼承等級(jí)的對(duì)象群，一個(gè)對(duì)象群對(duì)另一個(gè)對(duì)象群有調(diào)用關(guān)系的時(shí)候使用
??????? 目的：使抽象化與實(shí)現(xiàn)化解藕

???????? 今天去jdon，看了它的設(shè)計(jì)研究欄目，bang有幾篇評(píng)論單例模式的文章，聲稱“Singleton is evil”（見(jiàn)http://www.jdon.com/jive/article.jsp?forum=91&thread=17578），并且引用幾篇外文頁(yè)面佐證自己的觀點(diǎn)，其中有一篇文章更是說(shuō)，單例不僅不是一種模式，而是一種反模式。
??????? 下面我談?wù)勎覍?duì)單例模式的看法。逐一分析單例模式的陷阱，幫助大家正確使用單例模式。
（1）?陷阱一：調(diào)用函數(shù)的性能瓶頸
??????? 在c++中，單例只有一種實(shí)現(xiàn)方式——LazySingleton, 實(shí)現(xiàn)如下(本文全部使用java代碼)：

LazySingleton將對(duì)象的初始化推遲到調(diào)用的時(shí)候。并且為了防止多線程環(huán)境下產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例，使用synchronized關(guān)鍵字保證函數(shù)getInstance調(diào)用的線程安全。synchronized關(guān)鍵字的存在保證了只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象，但也成了多線程環(huán)境下的性能瓶頸。一個(gè)多線程的程序，到了這里卻要排隊(duì)等候成了一個(gè)單線程式的執(zhí)行流程，這在高并發(fā)環(huán)境下是不可容忍的。而c++中可以使用雙重檢查機(jī)制將這種性能問(wèn)題僅僅限制在第一次構(gòu)造對(duì)象的時(shí)候，而java中不可以使用雙重檢查機(jī)制。
????????但是java可以實(shí)現(xiàn)EagerSingleton，實(shí)現(xiàn)如下：

與LazySingleton相比，EagerSingleton將對(duì)象的初始化放到了類加載的時(shí)候。這樣就避免了synchronized關(guān)鍵字的性能瓶頸。
（2）陷阱二：訪問(wèn)互斥共享資源
?????????EagerSingleton中訪問(wèn)互斥資源也要考慮線程安全問(wèn)題。下面看一個(gè)例子：
因?yàn)樵擃愂菃卫赡芏嗑€程并發(fā)訪問(wèn)map，map非線程安全，需要加線程安全關(guān)鍵字，否則就掉入了訪問(wèn)互斥資源的陷阱。
（3）陷阱三：非法邏輯陷阱
??????? 這種情況一般是濫用單例模式造成的，下面考慮一種濫用單例的情況。下面的代碼的作用是getValueByName后,馬上printValue即完成操作流程。

該類含有一私有屬性value，在多線程環(huán)境下不能保證value值的合理邏輯，一線程getValueByName后,馬上printValue，也有可能value的值已經(jīng)被其他線程修改。這種情況就屬于單例模式的濫用，該類根本不適合做成單例。
??????? 消除非法邏輯的陷阱，可以通過(guò)將該類重構(gòu)為純粹的行為類完成。重構(gòu)后的代碼如下：

通過(guò)調(diào)用printName(String name)直接完成操作流程，將其中的私有屬性處理成過(guò)程式的參數(shù)傳遞，將該類修改成純粹的行為類。

??????? 含有私有屬性并且含有對(duì)它賦值操作的類并非都會(huì)調(diào)入該陷阱，構(gòu)造函數(shù)里進(jìn)行對(duì)私有屬性賦值不會(huì)引起非法邏輯，如下代碼

構(gòu)造函數(shù)里不必要加線程安全關(guān)鍵字也可以保證線程安全，因?yàn)轭惣虞d器是線程安全的，EagerSingleton只會(huì)在類加載的時(shí)候?qū)嵗淮危@樣不會(huì)出現(xiàn)單例模式的線程不安全，也不會(huì)造成非法邏輯。
（4）陷阱四：?jiǎn)卫葳宓膫鬟f
??????? 當(dāng)含有對(duì)象作為單例類的私有屬性時(shí)，陷阱不僅會(huì)出現(xiàn)在該類本身，還會(huì)傳遞到私有對(duì)象所在的類中。看如下代碼：

乍一看，代碼中除了構(gòu)造函數(shù)對(duì)私有屬性進(jìn)行了初始化操作，其他地方?jīng)]有對(duì)私有屬性的賦值，不會(huì)引起非法邏輯陷阱。其實(shí)這個(gè)賦值操作可能隱含在newClass.operationByNameAndReturnValue(String name)操作，只有保證了NewClass的operationByNameAndReturnValue操作不會(huì)對(duì)它的私有屬性賦值操作，才能保證真正的合理邏輯。同樣，只有保證NewClass的operationByNameAndReturnValue操作沒(méi)有掉入訪問(wèn)互斥資源陷阱，才能真正保證EagerSingleton沒(méi)有掉入該陷阱。
??????? 消除該陷阱的方法：（1）類方法的名稱要合理，比如純粹的行為方法名：interprete,excute,operation之類的方法中就不該含有對(duì)私有屬性直接或者間接的賦值操作，每個(gè)方法的責(zé)任要明確。（2）單例類中盡量不要含有非單例類的實(shí)例作為私有屬性（容器類除外），一定要有類的實(shí)例作為私有屬性的時(shí)候，重新審視這個(gè)作為私有屬性的類，是不是也應(yīng)該設(shè)計(jì)成單例類；或者保證對(duì)它的初始化賦值限制在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)。