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设计模式在EJB中的应用

板桥里人 http://www.jdon.com 2002/05/06

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:

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。

 

附宠物店源码网址:http://java.sun.com/blueprints/code/jps13/src/index.html 本文中的示例均可在其中查询到。

 

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