XJTU 软件系统分析与设计作业一：面向对象事件处理机制分析

原创 已于 2024-11-01 22:05:47 修改 · 1k 阅读 · 21 ·
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于 2024-11-01 21:41:23 首次发布

软件系统分析与设计

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第一次作业：面向对象事件处理机制分析：

1.问题

一般地，面向对象分析与设计中存在三种基本事件处理的机制，除了普通的方法调用外，常常也会用到回调函数，而J2EE中还提供了一种基于监听方式的事件处理机制。请查阅资料，对Acion以及ActionListener的机制进行分析，完成一个分析示例。同时，请将这三种方法或其它更多的事件处理方法在代码实现过程中的优劣进行比较和分析，并形成详细的分析总报告。

2.Acion与ActionListener的机制分析

在 Java 中，Action 和 ActionListener 是用来处理事件的机制，特别是在 GUI 程序中用于响应用户的交互操作。ActionListener 是一个接口，而 Action 是一个更加复杂的接口，继承自 ActionListener。这两者都可以用于监听用户触发的事件。

  • ActionListener 是一个基本的事件处理接口，通常用于响应按钮点击等简单事件。通过实现 ActionListener 接口，可以定义当事件发生时需要执行的操作。
  • Action 接口扩展了 ActionListener，不仅可以处理事件，还可以包含其他关于动作的信息，例如名字、描述、快捷键等属性。这使得 Action 更加适合在菜单、工具栏等地方复用同一操作逻辑。
ActionListener工作机制：

  • 监听器模式（Observer Pattern）：ActionListener 的工作原理依赖于 “监听器模式”。监听器模式是一种常见的设计模式，其中事件源（如按钮）和监听器（如 ActionListener）之间是松耦合的关系。事件源只需维护一组监听器，当某个事件（例如按钮被点击）发生时，事件源会通知所有注册的监听器。

    监听器注册后，不会主动执行任何代码，而是等待事件的发生。当用户点击按钮时，ActionEvent 事件会被触发，事件源会通知已注册的所有 ActionListener，执行 actionPerformed() 方法。

ActionListener工作流程：
  1. 组件注册监听器：首先，GUI 组件通过 addActionListener() 方法注册一个或多个 ActionListener。
  2. 事件触发：当用户与该组件交互（如点击按钮），事件源会生成一个 ActionEvent。
  3. 事件通知：事件源会调用所有已注册的 ActionListener，并将 ActionEvent 作为参数传递给 actionPerformed() 方法。
  4. 事件处理：ActionListener 通过实现 actionPerformed() 方法，定义在事件发生时执行的具体操作。
ActionListener示例：
JButton button = new JButton("Click Me!");
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("Button clicked! ActionListener triggered.");
    }
});

当按钮被点击时，actionPerformed() 方法就会被调用，输出对应的消息。

Action主要特点：

  1. 动作复用：Action 不仅处理事件，还可以同时关联到多个不同的 GUI 组件，例如工具栏按钮、菜单项等。这意味着用户点击工具栏按钮或者菜单项时，触发的逻辑可以完全一致，而不需要为每个组件分别创建单独的 ActionListener。

  2. 状态管理：Action 提供了更加灵活的状态管理功能，支持启用/禁用（enabled/disabled）、名称（name）、描述（description）、快捷键（accelerator）等属性。这些属性会自动同步到所有关联的组件上。例如，当一个 Action 被禁用时，所有使用该 Action 的组件（如按钮或菜单项）都会被禁用。

Action工作流程：

  1. 创建 Action：通过实现 Action 的子类（例如 AbstractAction），可以定义在事件发生时要执行的操作，并设置其属性（如名称、图标、快捷键等）。

  2. 关联组件：将 Action 绑定到一个或多个组件上，例如按钮、菜单项等。

  3. 状态同步：当 Action 的属性（如启用/禁用状态）发生改变时，所有绑定的组件都会自动更新。

Action示例：
Action action = new AbstractAction("Click Me!") {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("Action performed!");
    }
};

JButton button1 = new JButton(action); // 绑定按钮
JMenuItem menuItem = new JMenuItem(action); // 绑定菜单项

// 可以通过 action 的属性动态禁用/启用
action.setEnabled(false); // 所有关联的按钮和菜单项都会被禁用

在这个例子中，Action 被绑定到一个按钮和一个菜单项，这样不管用户点击按钮还是选择菜单项，都会执行同样的 actionPerformed() 方法。同时，当 Action 的状态（例如启用/禁用）发生变化时，所有关联的组件都会自动更新状态。

Action的核心功能：
  • 事件处理：与 ActionListener 类似，Action 也通过 actionPerformed() 方法来处理事件。
  • 复用性强：同一个 Action 可以绑定到多个 GUI 组件上，不必为每个组件单独定义逻辑。
  • 状态同步：Action 的启用/禁用等状态会自动同步到所有绑定的组件上，便于集中管理。
Action 与 ActionListener 的区别总结：
特性ActionListenerAction
事件处理能力处理事件，必须为每个组件单独实现逻辑。处理事件，允许逻辑复用，多个组件可以共享同一操作。
状态管理无法直接管理组件的状态。提供启用/禁用、名称、描述等属性，状态可自动同步。
适用场景简单的事件处理，例如单个按钮点击事件。复杂场景，例如菜单、工具栏等多个组件共享同一逻辑。
扩展性只能处理单一的事件逻辑，较为简单。提供丰富的功能扩展，适合复杂事件管理。

在 GUI 编程中，ActionListener 更适合简单的事件处理，而 Action 更适合复杂的场景，特别是需要多个组件共享逻辑并动态管理状态的情况。

3. Action 与 ActionListener 的示例

代码：
import javax.swing.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

public class ActionListenerExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("Action and ActionListener Example");
        JButton button = new JButton("ActionListenerButton");

        // 使用 ActionListener 进行简单的事件监听
        button.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                System.out.println("ActionListener响应");
            }
        });

        // 使用 Action 实现更加复杂的事件处理
        Action action = new AbstractAction("ActionButton") {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                System.out.println("Action响应");
            }
        };

        JButton actionButton = new JButton(action);

        frame.setLayout(new java.awt.FlowLayout());
        frame.add(button);
        frame.add(actionButton);
        frame.setSize(300, 100);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setVisible(true);
    }
}
运行结果：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

###　4.三种基本事件处理机制的比较分析

１.普通的方法调用:

普通的方法调用是最基本的事件处理机制，事件的发送者直接调用接收者的指定方法。通常由程序员明确地指定事件处理逻辑和方法。

优点：
  • 简单易用：逻辑清晰，事件处理方法直接调用。
  • 紧密耦合：事件发送者和处理者之间的联系明确，便于代码维护和追踪。
  • 性能较高：直接调用，不涉及回调机制或复杂的监听框架。
缺点
  • 灵活性差：事件发送者和接收者紧密耦合，缺乏扩展性。如果要修改事件处理的逻辑或引入新的事件处理者，需要更改原有代码。
  • 重用性低：由于事件处理的逻辑是内嵌在方法中的，无法容易地将同一事件处理逻辑应用于不同的上下文。
适用场景

适用于简单的、单一模块的事件处理，或者无需频繁更改或扩展事件处理逻辑的情况。

代码示例
class Button {
    public void click() {
        System.out.println("点它！");
    }
}

class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Button button = new Button();
        button.click();  // 直接调用方法
    }
}
2.回调函数

回调函数是一种设计模式，允许调用者在发生特定事件时动态指定回调处理逻辑。通常，事件处理逻辑以参数的形式传递给事件的发送者。

#####　优点

  • 松耦合：发送者和接收者之间不直接耦合，回调函数的处理逻辑可以动态传递，增加了代码的灵活性。
  • 重用性强：回调函数可以复用于多个不同的场景中，便于扩展和代码共享。
  • 灵活的处理方式：允许在运行时动态指定不同的事件处理逻辑。
缺点
  • 复杂度增加：代码逻辑可能变得更加复杂，尤其是在回调函数嵌套过多的情况下，难以调试和维护。
  • 性能开销：相比直接方法调用，回调函数会增加一些开销，特别是当回调被大量使用时。
  • 难以控制执行流程：回调函数的异步执行模式可能导致难以追踪事件执行顺序。
适用场景

适用于需要灵活配置事件处理逻辑的场景，尤其是异步操作（如I/O操作）和分布式系统中。

代码示例
interface ClickListener {
    void onClick();
}

class Button {
    private ClickListener listener;
    
    public void setClickListener(ClickListener listener) {
        this.listener = listener;
    }
    
    public void click() {
        if (listener != null) {
            listener.onClick();
        }
    }
}

class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Button button = new Button();
        button.setClickListener(new ClickListener() {
            @Override
            public void onClick() {
                System.out.println("使用了回调函数。");
            }
        });
        button.click();  // 回调函数被调用
    }
}
3.基于监听的事件处理机制

监听模式（Listener Pattern）是一种常用于Java EE和Swing等框架中的事件处理模式。事件发送者注册多个监听器，监听器对特定事件做出反应。事件发生时，系统通知所有注册的监听器。

优点
  • 松耦合：事件发送者与多个事件处理者之间解耦，通过注册和监听机制实现异步处理和事件分发。
  • 扩展性强：可以方便地添加或移除监听器，不需要修改事件发送者的代码。
  • 适用于复杂系统：适合多个模块协作或多个事件需要同时处理的复杂系统。
缺点
  • 性能影响：当注册了多个监听器时，事件的广播和处理会有一定的性能开销，特别是在大型系统中，可能需要优化事件分发机制。
  • 复杂度增加：需要维护监听器的注册和注销机制，特别是在涉及大量事件和监听器的系统中，管理变得复杂。
适用场景

适合于大型、复杂系统，尤其是GUI应用或服务器端应用中的异步事件处理机制。

代码示例
interface ClickListener {
    void onClick();
}

class Button {
    private List<ClickListener> listeners = new ArrayList<>();
    
    public void addClickListener(ClickListener listener) {
        listeners.add(listener);
    }
    
    public void click() {
        for (ClickListener listener : listeners) {
            listener.onClick();
        }
    }
}

class Application {
    public static void main(String[] args) {
        Button button = new Button();
        button.addClickListener(() -> System.out.println("Listener 1"));
        button.addClickListener(() -> System.out.println("Listener 2"));
        button.click();  // 所有监听器被通知
    }
}
4.异步事件处理
  • 概念：异步事件处理通过消息队列（如Kafka、RabbitMQ）解耦事件的发送和处理，事件的发送者将事件消息推送到队列中，处理者从队列中消费事件。
  • 优点：
    • 完全解耦：发送者与处理者完全独立，事件处理可以分布式进行。
    • 高并发支持：适合处理高并发、大规模事件流。
    • 容错性强：消息队列可以提供持久化、失败重试等机制，保证事件处理的可靠性。
  • 缺点：
    • 延迟：异步处理会带来一定的延迟，不适合实时性要求高的场景。
    • 复杂度高：需要配置和管理消息队列系统，增加了系统的复杂度。
5.总结对比
特性普通方法调用回调函数基于监听的事件处理异步事件处理
耦合性高中低极低
灵活性低高高极高
性能高中中低
复杂度低中高极高
适用场景简单事件处理灵活动态事件处理多模块异步处理高并发、大规模事件流
扩展性差好非常好极好
6.参考资料

[1] Java — Action接口的使用

[2] Java回调函数详解

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