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Jerry Lee
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- [Python PhilosophyPython哲学翻译及简析](python-philosophy/)
- [Java的通用I/O API设计](generic-io-api-in-java-and-api-design/)
- [GUI & CLI原则](gui-and-cli-principles/)
其它

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原文链接:[A generic input/output API in Java](http://www.jroller.com/rickard/entry/a_generic_input_output_api) - [Rickard Öberg](http://www.jroller.com/rickard/)
译文发在:[【译】Java的通用I/O API](http://oldratlee.com/474/tech/java/generic-io-api-in-java-and-api-design.html)2012-05-11
### :apple: 译序
原文[A generic input/output API in Java](http://www.jroller.com/rickard/entry/a_generic_input_output_api)(by Rickard Öberg)中给出了一个通用`Java` `IO` `API`设计,并且有`API``Demo`代码。更重要的一点是,这篇文章给出实现这个`API`设计本身的步骤和过程,这让`API`设计实现过程有了条理。文中示范了从 普通简单实现 整理成 正确分解、可以复用、可扩展的`API`设计 的过程。这个很值得理解和学习!
设计偏向是艺术,一个赏心悦目的设计,尤其是`API`设计,旁人看来多是妙手偶得的感觉,如果能有些章可循真是一件好事。给出 _**减少艺术的艺术工作量**_ 的方法的人是大师。
`Java`的通用`I/O` `API`设计
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![](input-output.jpg)
上周处理了很多数据搬移,有原始`byte`形式的,也有`String`形式的,还有`SPI`和领域级对象形式。这些活让我觉得,以可伸缩、高性能、正确处理错误的方式把数据从一处搬到另一处,是非常有难度。我要一遍又一遍做一些事,比如从文件中读出`String`
这让我有了个想法:一定有个通用模式来处理这些事,可以抽取出来放到库中。“从文本文件中读出文本行”这样的事应该只做一遍,然后用在各个需要的场景中。让我们看一个读文件然后写入另一个文件的典型场景,看看能不能从中发现包含了哪几个部分。
```java
1: File source = new File( getClass().getResource( "/iotest.txt" ).getFile() );
1: File destination = File.createTempFile( "test", ".txt" );
1: destination.deleteOnExit();
2: BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(source));
3: long count = 0;
2: try
2: {
4: BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(destination));
4: try
4: {
2: String line = null;
2: while ((line = reader.readLine()) != null)
2: {
3: count++;
4: writer.append( line ).append( '\n' );
2: }
4: writer.close();
4: } catch (IOException e)
4: {
4: writer.close();
4: destination.delete();
4: }
2: } finally
2: {
2: reader.close();
2: }
1: System.out.println(count)
```
行左边的数字是我标识的4个部分。
1. 客户代码,初始化了传输,要知道输入和输出的源。
1. 从输入中读的代码。
1. 辅助代码,用于跟踪整个过程。这些代码我希望能够重用,而不管是何种传输的类型。
1. 最后这个部分是接收数据写数据。这个代码我要批量读写可以在第2第4部分修改改成一次处理多行。
API
---------------------------------------
一旦明确上面划分的内容,剩下就只是为每个部分整理成一个接口,并保证在各种场景能方便使用。结果如下。 首先要有输入,即`Input`接口:
```java
public interface Input<T, SenderThrowableType extends Throwable>
{
<ReceiverThrowableType extends Throwable> void transferTo( Output<T,ReceiverThrowableType> output )
throws SenderThrowableType, ReceiverThrowableType;
}
```
`Input`,如`Iterables`,可以被多次使用,用于初始化一处到另一处的传输。因为我泛化传输的数据类型为`T`,所以可以是任何类型(`byte[]``String``EntityState``MyDomainObject`)。为了让发送者和接收者可以抛出各自的异常,接口上把各自己的异常声明成了类型参数。比如:在出错的时,`Input`抛的可以是`SQLException``Output`抛的是`IOException`。异常是强类型的,并且在出错时发送和接收双方都必须知道的,这使的双方做合适的恢复操作,关闭他们打开了的资源。
在接收端的是`Output`接口:
```java
public interface Output<T, ReceiverThrowableType extends Throwable>
{
<SenderThrowableType extends Throwable> void receiveFrom(Sender<T, SenderThrowableType> sender)
throws ReceiverThrowableType, SenderThrowableType;
}
```
`receiveFrom`方法被`Input`调用时(通过调用`Input``transferTo`方法触发),`Output`应该打开好了它所需要的资源,然后期望数据从`Sender`发送过来。`Input``Output`必须要有类型`T`,两者对要发送的内容达到一致。后面我们可以看到如何处理不一致的情况。
接下来是`Sender`接口:
```java
public interface Sender<T, SenderThrowableType extends Throwable>
{
<ReceiverThrowableType extends Throwable> void sendTo(Receiver<T, ReceiverThrowableType> receiver)
throws ReceiverThrowableType, SenderThrowableType;
}
```
`Output`调用`sendTo`方法,传入一个`Receiver``Sender`使用这个`Receiver`来发送一个一个的数据。`Sender`在这个时候发起传输,把类型数据`T`传输到`Receiver`,一次一个。`Receiver`接口如下:
```java
public interface Receiver<T, ReceiverThrowableType extends Throwable>
{
void receive(T item)
throws ReceiverThrowableType;
}
```
`Receiver``Sender`收到数据时,即可以马上写到底层资源中,也可以分批写入。`Receiver`知道传输什么时候结束(`sendTo`方法返回了),所以正确写入剩下的分批数据、关闭持有的资源。
这个简单的模式在发送方和接收方各有2个接口并保持了以可伸缩、高性能和容错的方式传输数据的潜能。
标准化`I/O`
---------------------------------------
上文的`API`定义了数据发送和接收的契约,然后可以制定几个输入输出的标准。比如:从文本文件中读取文本行后再写成文本文件。这个操作可以静态方法中,方便的重用。最后,拷贝文本文件可以写成:
```java
File source = ...
File destination = ...
Inputs.text( source ).transferTo( Outputs.text(destination) );
```
一行代码处理了读文件、写文件、资源清理和其它零零碎碎的操作。真心的赞!`transferTo`方法会抛出`IOException`,要向用户显示`Error`可以`catch`这个异常。但实际处理这些`Error`往往是,关闭文件,把没有写成功的文件删除,而这些`Input``Output`已经处理好了。我们再也不需要关心文件读写的细节!
拦截传输过程
---------------------------------------
上面处理了基本的`I/O`传输我们常常还要做些其它的事。可能要计数一下传输了多少个数据过滤一下数据或者是每1000条数据做一下日志又或者要看一下正在进行什么操作。既然输入输出已经分离这些事变成在输入输出的协调代码中简单地插入一些逻辑。大部分协调代码有类似的功能可以放到标准的工具方法中更方便使用。
第一个标准修饰器是一个过滤器。实现时我用到了`Specification`
```java
public static <T,ReceiverThrowableType extends Throwable>
Output<T, ReceiverThrowableType> filter( final Specification<T> specification, final Output<T, ReceiverThrowableType> output)
{
... create an Output that filters items based on the Specification<T> ...
}
```
`Specification`如下:
```java
interface Specification<T>
{
boolean test(T item);
}
```
有了这个简单部件,我可以在传输时轻松地过滤掉那些不要出现在接收者端的数据。下面的例子删除文件中的空行:
```java
File source = ...
File destination = ...
Inputs.text( source ).transferTo( Transforms.filter(new Specification<String>()
{
public boolean test(String string)
{
return string.length() != 0;
}
}, Outputs.text(destination) );
```
第二个常见的操作是把数据从一个类型映射到另一个类型。就是处理要`Input``Output`的数据类型不同,要有方法把输入数据类型映射成输出的数据类型。下面例子的把`String`映射成`JSONObject`,操作方法会是这个样子:
```java
public static <From,To,ReceiverThrowableType extends Throwable>
Output<From, ReceiverThrowableType> map(final Function<From,To> function, final Output<To, ReceiverThrowableType> output)
```
`Function`定义是:
```java
interface Function<From, To>
{
To map(From from);
}
```
通过这些,可以把`String``Input`连接到`JSONObject``Output`
```java
Input<String,IOException> input = ...;
Output<JSONObject,RuntimeException> output = ...;
input.transferTo(Transforms.map(new String2JSON(), output);
```
`String2JSON`类实现了`Function`接口,它的`map`方法把`String`转换成`JSONObject`
到了现在,我们可以实现前面提到数据计数的例子,可以把计数实现成一个通用的映射,转换前后的类型不变,只是维护了一个计数,在每次调用`map`方法时更新计数。例子代码如下:
```java
File source = ...
File destination = ...
Counter<String> counter = new Counter<String>();
Inputs.text( source ).transferTo( Transforms.map(counter, Outputs.text(destination) ));
System.out.println("Nr of lines:"+counter.getCount())
```
Usage in the `Qi4j` `SPI`
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【译者注,这一节说具体库`Qi4j`,略过】
结论
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软件开发时,从一个输入到另一个输出的数据和对象的搬移很常见,可能在中间还要做些转换。通常都是用一些零散代码(`scratch`)来完成这些事,结果是代码错误和使用不当的模式。通过引入通用`I/O` `API`,恰当封闭和隔离,这个任务可以可以更轻松地以伸缩、高性能、无错误的方式完成,并且还可以在在需要额外功能时修饰实现。
这遍文章仅仅勾勒了这种使用方式,`API`和辅助类可以在`Qi4j Core 1.3-SNAPSHOT`中有(详见`Qi4j`的[主页](http://www.qi4j.org/))。理想状态是,在整个`Qi4j`使用中任何使用`I/O`的地方一开始按这种方式来。
多谢你的阅读,希望你能有所收获 :-)
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