从Java的角度理解设计模式2：自动化重构工具的使用
重构的理论很具有吸引力，然而纯手工的重构需要检查的东西相当多，是一项耗时、易错的工作。也因为这个原因，很多程序员觉得重构的成本太大而不愿意进行重构。自动化重构工具的出现，大大改善了这个局面。现代化IDE融入重构功能后，使得编程和重构之间的差异也日益缩小（程序员几乎不再需要分辩“正在编程”还是“正在重构”），许多自动化的重构甚至基本都无须测试，重构成本也因此大大降低。 
Java语言语法简洁清晰，是非常便于重构的一门语言，本书介绍的自动化重构工具便是一款成熟的Java IDE：Eclipse（使用的版本是3.3），读者可在http://www.eclipse.org/downloads/ 下载到Eclipse的最新版本。

从Java的角度理解设计模式3：自动提炼方法
下面将简单展示两个重构技巧“提炼方法（Refactoring：Extract Method）”和“搬移方法（Refactoring：Move Method）”如何通过Eclipse自动实施。给出原始代码，如下所示。 
HelloBean.java 
package ch2.extractandmovemethod.prototype; 

public class HelloBean { 
public void sayHello() { 
System.out.println("朋友，时刻重构吧!"); 
} 
} 
RefactoringIDETest.java 
package ch2.extractandmovemethod.prototype; 

public class RefactoringIDETest { 
public static void main(String[] args) throws Exception { 
String className = "ch2.refactoringusingide.HelloBean"; 
Object beanInstance = null; 
try { 
Class clazz = Class.forName(className); 
beanInstance = clazz.newInstance(); 
} catch (Exception ex) { 
throw ex; 
} 
((HelloBean)beanInstance).sayHello(); 
} 
} 
注意上述代码的框选部分，显然这部分代码可以被提炼出来形成一个公用方法。 
说明：如果使用重构工具，只需简单地圈选出要提炼的段落，然后点选菜单选项“Extract Method”就行了。重构工具会自动检查被圈选的代码段是否可以提炼。代码无法提炼的原因有很多，可能是：它可能只包含部分标识符声明；可能对某个变量赋值而该变量又被其它代码用到。所有这些情况，程序员都完全不必担心，因为重构工具会自动识别并处理一切。随后，工具会自动计算出新方法所需的参数，并要求程序员为新方法取一个名字。此时，程序员可自行决定新方法参数的命名、排列顺序等。所有准备工作都完成后，重构工具会把圈选的代码从源方法中提炼出来，并在源方法中加入对新方法的调用。随后它会再源方法所属的类中建立新的方法，并以程序员指定的名称来命名该方法。整个重构过程耗时极短，且不会出错，相比手工进行这个重构，方便、安全了许多，体现了自动化重构工具的威力。 
现在用Eclipse来实现上述步骤，首先选中上述代码的框选部分，点击鼠标右键，找到重构菜单“Refactor”，点选“Extract Method” （注意，重构菜单会自动识别出当前圈选的代码段有哪些重构技巧可用），如图1所示。 
图1 自动化重构过程第一步 
在随后出现的对话框中，为提炼出的新方法命名（命名为“instantiateClass”），并决定其它的方法签名（注意，为了后续可以不用修改地将此方法搬移到另一个工具类中，请选择“public”的方法访问权限），如图2所示。 
图2 自动化重构过程第二步 
点选“Preview”可预览重构所牵动的资源和结果，点选“OK”将直接进行重构，点选“Cancel”将放弃重构，当然即使在重构完成后，Eclipse也提供了强大的重构回复功能，可将所有牵动的代码回复到重构前的状态，甚至还有重构的历史回复功能。现在，点击“OK”，得到应用了（Refactoring：Extract Method）后的代码，如下所示。 
RefactoringIDETest.java 
package ch2.extractandmovemethod; 

import ch2.extractandmovemethod.prototype.HelloBean; 

public class RefactoringIDETest { 
public static void main(String[] args) throws Exception { 
String className = "ch2.refactoringusingide.HelloBean"; 
Object beanInstance = instantiateClass(className); 
((HelloBean)beanInstance).sayHello(); 
} 

public static Object instantiateClass(String className) throws Exception { 
Object beanInstance = null; 
try { 
Class clazz = Class.forName(className); 
beanInstance = clazz.newInstance(); 
} catch (Exception ex) { 
throw ex; 
} 
return beanInstance; 
} 
} 



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从Java的角度理解设计模式4：自动搬移方法
接着，需要通过（Refactoring：Move Method）将这个方法搬移至一个工具类中，为此，简单的拟一个抽象工具类BeanUtils，如下所示。 

BeanUtils.java 

package ch2.utils; 

public abstract class BeanUtils { 

} 
回到上文的RefactoringIDETest类，在IDE中双击选中instantiateClass()方法名，点击鼠标右键，在重构菜单中，点选“Move”（IDE会自动识别选定的资源，比如本例选中的是方法，那么采用的重构技巧就是（Refactoring：Move Method）），如图3所示。 

图3 自动化重构过程第三步 
在随后的对话框中，找到刚才新建的BeanUtils类，点击“OK”，如图4所示。 

图4 自动化重构过程第四步 
在实施了所有自动化重构后，给出所有更动过的代码，如代码～2.2所示。 

代码 BeanUtils.java 

package ch2.utils; 

public abstract class BeanUtils { 

public static Object instantiateClass(String className) throws Exception { 
Object beanInstance = null; 
try { 
Class clazz = Class.forName(className); 
beanInstance = clazz.newInstance(); 
} catch (Exception ex) { 
throw ex; 
} 
return beanInstance; 
} 

} 

代码 RefactoringIDETest.java 

package ch2.extractandmovemethod; 

import ch2.extractandmovemethod.prototype.HelloBean; 
import ch2.utils.BeanUtils; 

public class RefactoringIDETest { 
public static void main(String[] args) throws Exception { 
String className = "ch2.refactoringusingide.HelloBean"; 
Object beanInstance = BeanUtils.instantiateClass(className); 
((HelloBean)beanInstance).sayHello(); 
} 
} 
上面演示了自动化重构工具（Eclipse3.3）的基本使用方法，下文将介绍更多的重构技巧（自动/非自动） 



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从Java的角度理解设计模式5：自动改变方法签名
（Refactoring：Change Method Signature）其实是Eclipse组合了《重构》一书中的几个重构技巧而成，它们分别是Add/Remove Parameter（增加/移除 方法参数）、Rename Method（重命名方法）。 
1．动机 
方法签名包含方法名、参数列（类型和次序）、方法返回类型、方法访问权限等，在编程的时候，改变方法签名有各种动机，比如当发现方法的名称未能明确揭示方法用途时，则需要改变方法名称（Refactoring：Rename Method）；当发现某个方法需要从调用端得到更多信息时，则需要为方法添加参数（Refactoring：Add Parameter，见2.1节示例）；当发现方法本体不再需要某个参数时，就需要移除参数（Refactoring：Remove Parameter），冗余的参数往往会给客户带来负担。 
2．作法 
以上这些重构技巧，在Eclipse中都可以通过重构菜单“Change Method Signature”来一并完成。给出原始的类，如下所示。 

BeanFactory.java 

package ch2.changemethodsignature.prototype; 

import ch2.utils.BeanUtils; 

public class BeanFactory { 
public Book getBook() throws Exception { 
return (Book)BeanUtils.instantiateClass( 
"ch2.changemethodsignature.prototype.Book"); 
} 
} 
显然getBook()作为BeanFactory的主力工厂方法它不够通用，因此需要适当改变它的方法签名和实现。现在用Eclipse来实现上述步骤，首先双击选中getBook()方法，点击鼠标右键，找到重构菜单“Refactor”，点选“Change Method Signature”，在随后出现的对话框中，为getBook()方法重命名（命名为“getBean”）；调整它的返回值为“Object”、访问权限为“public”；增加两个String型的参数“packageName”和“className”，如图5所示。 

图5 自动改变方法签名 
去掉方法内的强制转型后，得到初步重构后的代码，如下所示。 

BeanFactory.java 

public class BeanFactory { 
public Object getBean(String packageName, String className) throws Exception { 
return BeanUtils.instantiateClass(packageName + className); 
} 
} 
发现方法参数冗余，使用一个Bean的标识符就足够了。迅速作出再次重构，通过Eclipse的“Change Method Signature”菜单去掉一个参数（使用图5中的Remove按钮），并改变参数名称，得到最后的代码，如代码所示。 

代码 BeanFactory.java 

package ch2.changemethodsignature; 

import ch2.utils.BeanUtils; 

public class BeanFactory { 
public Object getBean(String beanIdentifier) throws Exception { 
return BeanUtils.instantiateClass(beanIdentifier); 
} 
} 




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从Java的角度理解设计模式6：封装集合
（Refactoring：Encapsulate Collection）是指当发现某个方法返回类型是集合（Collection）的时候，使该方法仅返回一个该集合的只读视图（read-only view），并在该class内提供添加/移除（add/remove）该集合元素的方法。如图6所示。 

图6 封装集合示意图 
1．动机 
一个类如果持有一个集合，那么它往往需要提供出对该集合的取值器或者设值器（getter/setter）。然而有时，取值器直接返回集合（引用）是不合适的，因为用户可以通过该引用直接修改集合内容。此外，也不应该为整个集合提供一个设值器，一个更好的方法是给出用以为集合添加/移除（add/remove）元素的方法。做到以上两点，这就加强了类对集合的封装并降低了用户和类（集合持有者）的耦合。 
2．作法 
给出原始的类，假设它是对一个购物车的抽象，称其为Cart，而Cart内部又持有一个商品集合，如下所示。 

Cart.java 

package ch2.encapsulatecollection.prototype; 

import java.util.ArrayList; 
import java.util.List; 

public class Cart { 

private List products = new ArrayList(); 

public List getProducts() { 
return products; 
} 

public void setProducts(List products) { 
this.products = products; 
} 
} 
给出商品抽象，称其为Product，注意其中实现了equals()方法，它用以判断两个Product对象是否相等（判断依据主要是Product的name），如代码所示。 

代码 Product.java 

package ch2.encapsulatecollection.prototype; 

public class Product { 

private String name; 
private int price; 

public Product(String name, int price) { 
this.name = name; 
this.price = price; 
} 

public String getName() { 
return name; 
} 

public int getPrice() { 
return price; 
} 

public boolean equals(Object obj) { 
if (this == obj) return true; 
if (obj != null && (obj.getClass() == getClass())) { 
if (((Product)obj).getName().equals(getName())) { 
return true; 
} 
} 
return false; 
} 
} 
（Refactoring：Encapsulate Collection）在Eclipse中并未提供自动支持，所以需要手工进行。大致步骤如下： 
（1）使Cart内部持有的集合只读化，如下所示。 

Cart.java 

public class Cart { 
... 
public List getProducts() { 
return Collections.unmodifiableList(products); 
} 
... 
} 
（2）向Cart增加/移除商品的方法，增加/移除商品的方法返回类型设为Cart是因为便于编程，这样就可在单行语句中连续刷新商品集合，如下所示。 

Cart.java 

public class Cart { 
... 
public Cart addProduct(Product product) { 
for (int i = 0; i < this.products.size(); i++) { 
Product currentProduct = (Product) this.products.get(i); 
if (currentProduct.equals(product)) { 
setProductAt(product, i); 
return this; 
} 
} 
products.add(product); 
return this; 
} 

public Cart removeProduct(Product product) { 
products.remove(product); 
return this; 
} 

private void setProductAt(Product product, int i) { 
products.set(i, product); 
} 
... 
} 
（3）重构Cart的setProducts()方法。 
这里读者可能会产生两个疑问：既然有了商品的增加/移除方法，为何不简单移除setProducts()方法？如果保留setProducts()方法，为何要重构它，它有什么问题？以下稍微解答一下，去掉setProducts()方法是可以的，然而当重构前的代码中存在大量对setProducts()方法的调用时，在每一处作相应改变是繁琐的，因此一个折中的方案是重构setProducts()方法；那么原来的setProducts()方法存在什么问题呢，请看如下测试代码。 

代码 CartTest.java 

package ch2.encapsulatecollection; 

import java.util.ArrayList; 
import java.util.List; 

import ch2.encapsulatecollection.prototype.Product; 
import junit.framework.TestCase; 

public class CartTest extends TestCase { 

public void testSetProducts() { 
Cart cart = new Cart(); 
List products = new ArrayList(); 
cart.setProducts(products);① 
int size1 = cart.getProducts().size(); 
Product p = new Product("aa", 1); 
products.add(p); ② 
int size2 = cart.getProducts().size(); 

assertEquals(size1, size2);③ 
} 

} 
如上所示，在①处向Cart初始化了一个空集合后，在②处对原有集合的变更理应不会波及到Cart，然而③处的测试却失败了。这就说明了原有的setProducts()方法有问题，它破坏了集合的封装，怎样修改呢？迅速对Cart的setProducts()方法作出改变，使其调用内部的addProduct()方法，并在之前清空了原有的集合，如下所示。 
public class Cart { 
... 
public void setProducts(List products) { 
this.products = new ArrayList(); 
for (Iterator iterator = products.iterator(); iterator.hasNext();) { 
addProduct((Product)iterator.next()); 
} 
} 
... 
} 
观察上述代码后发现，其实setProducts()只是逐一向一个空集合添加元素，它执行的是初始化功能，因此应该使用（Refactoring：Rename Method）来明示方法的用途，并且可以提供一个更简单、高效的实现，如下所示： 
public class Cart { 
... 
public void initializeProducts(List products) { 
this.products = new ArrayList(); 
this.products.addAll(products); 
} 
... 
} 
（4）修改牵连代码，比如原先通过getProducts()方法来改变Cart内部集合的代码需要改用addProduct()方法。 
完成所有重构后，给出Cart的完整实现，如代码所示。 

代码 Cart.java 

package ch2.encapsulatecollection; 

import java.util.ArrayList; 
import java.util.Collections; 
import java.util.List; 

import ch2.encapsulatecollection.prototype.Product; 

public class Cart { 

private List products = new ArrayList(); 

public void initializeProducts(List products) { 
this.products = new ArrayList(); 
this.products.addAll(products); 
} 

public List getProducts() { 
return Collections.unmodifiableList(products); 
} 

public Cart addProduct(Product product) { 
for (int i = 0; i < this.products.size(); i++) { 
Product currentProduct = (Product) this.products.get(i); 
if (currentProduct.equals(product)) { 
setProductAt(product, i); 
return this; 
} 
} 
products.add(product); 
return this; 
} 

public Cart removeProduct(Product product) { 
products.remove(product); 
return this; 
} 

private void setProductAt(Product product, int i) { 
products.set(i, product); 
} 
} 




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