Konvertieren Sie das Objekt mithilfe des Iteratormusters in einen String

Beim Bearbeiten von JSOM, XML, Java Beans und anderen Objekten denken Sie möglicherweise zuerst an das Besuchermuster. Mithilfe des Besuchermusters ist es jedoch schwierig, Rückrufe vom aufrufenden Code aus zu steuern. Beispielsweise können Sie einen Zweig nicht von allen untergeordneten Callback-Zweigen und Blattknoten bedingt überspringen. Um dieses Problem zu lösen, können Sie das Iterator-Muster verwenden, um das gesamte Objekt zu durchlaufen und eine Zeichenfolge zu generieren, die für Entwickler leicht zu lesen und zu debuggen ist. Dieser Iterator ist sehr vielseitig und ich habe ihn in Tools wie der Suche nach Java-Objekten mithilfe von XPath und der Protokollierung von Ausnahmen in StackHunter verwendet.

API

In diesem Artikel werden hauptsächlich zwei Klassen vorgestellt: StringGenerator und ObjectIterator.

String Generator

Die Toolklasse StringGenerator konvertiert Objekte in Strings, um Objekte besser lesbar zu machen. Sie können damit die toString-Methode der Klasse implementieren oder den Zeichenfolgenausdruck des Objekts als Protokoll-Debugging-Code verwenden:

package com.stackhunter.util.tostring.example;
 
import com.stackhunter.example.employee.Department;
import com.stackhunter.example.employee.Employee;
import com.stackhunter.example.employee.Manager;
import com.stackhunter.example.people.Person;
 
import com.stackhunter.util.tostring.StringGenerator;
 
public class StringGeneratorExample {
 
    public static void main(String[] args) {
        Department department = new Department(5775, "Sales")
        .setEmployees(
                new Employee(111, "Bill", "Gates"), 
                new Employee(222, "Howard", "Schultz"), 
                new Manager(333, "Jeff", "Bezos", 75000));
 
        System.out.println(StringGenerator.generate(department));
        System.out.println(StringGenerator.generate(new int[] { 111, 222, 333 }));
        System.out.println(StringGenerator.generate(true));
    }
 
}

StringGenerator.generate() formatiert Abteilungs-, Array- und boolesche Werte für die Ausgabe .

com.stackhunter.example.employee.Department@129719f4
  deptId = 5775
  employeeList = java.util.ArrayList@7037717a
    employeeList[0] = com.stackhunter.example.employee.Employee@17a323c0
      firstName = Bill
      id = 111
      lastName = Gates
    employeeList[1] = com.stackhunter.example.employee.Employee@57801e5f
      firstName = Howard
      id = 222
      lastName = Schultz
    employeeList[2] = com.stackhunter.example.employee.Manager@1c4a1bda
      budget = 75000.0
      firstName = Jeff
      id = 333
      lastName = Bezos
  name = Sales
[I@39df3255
  object[0] = 111
  object[1] = 222
  object[2] = 333
true

Object Iterator

ObjectIterator verwendet das Iteratormuster, um die Eigenschaften des Objekts zu durchlaufen und sie in Form von Schlüssel-Wert-Paaren zu speichern. Java Beans, Collections, Arrays und Maps in Objekten müssen iteriert werden. ObjectIterator berücksichtigt auch die Handhabung von Zirkelverweisen zwischen Objekten.

package com.stackhunter.util.tostring.example;
 
import com.stackhunter.example.employee.Department;
import com.stackhunter.example.employee.Employee;
import com.stackhunter.example.employee.Manager;
import com.stackhunter.util.objectiterator.ObjectIterator;
 
public class ObjectIteratorExample {
 
    public static void main(String[] args) {
        Department department = new Department(5775, "Sales")
        .setEmployees(
                new Employee(111, "Bill", "Gates"), 
                new Employee(222, "Howard", "Schultz"), 
                new Manager(333, "Jeff", "Bezos", 75000));
 
        ObjectIterator iterator = new ObjectIterator("some department", department);
         
        while (iterator.next()) {
            System.out.println(iterator.getName() + "=" + iterator.getValueAsString());
        }
    }
 
}

Generieren Sie eine Sammlung von Schlüssel-Wert-Paaren, indem Sie das gesamte Objekt durchlaufen. Verwenden Sie die Methode getValueAsString() anstelle von toString(), um die Ausgabe zu formatieren. Verwenden Sie die ursprüngliche toString()-Implementierung für primitive Typen, umschlossene Typen, Zeichenfolgen, Datumsangaben und Aufzählungen. Bei anderen Typen werden Klassenname und Hashwert ausgegeben.

ObjectIterator.getDepth() vergrößert die Einrückung und macht die Ausgabe besser lesbar. Verwenden Sie nextParent() vor dem Aufruf von next(), um den aktuellen Zweig zu verkürzen und zum nächsten Attribut zu springen.

some department=com.stackhunter.example.employee.Department@780324ff
deptId=5775
employeeList=java.util.ArrayList@6bd15108
employeeList[0]=com.stackhunter.example.employee.Employee@22a79c31
firstName=Bill
...

Konkrete Implementierung des Java-Objektiterators

Der erste Schritt zur Implementierung des Iteratormusters besteht darin, eine allgemeine Iteratorschnittstelle zu erstellen: IObjectIterator. Diese Schnittstelle kann unabhängig davon verwendet werden, ob das durchquerte Objekt eine Java-Bean, ein Array oder eine Map ist.

public interface IObjectIterator {
    boolean next();
    String getName();
    Object getValue();
}

Verwenden Sie diese Schnittstelle, um den Namen und den Wert des aktuellen Attributs in einer einzigen Reihenfolge abzurufen.

Eine Klasse, die IObjectIterator implementiert, wird zum Verarbeiten von Objekten eines bestimmten Typs verwendet. Die meisten Klassen rufen getName() auf, um das Namenspräfix zurückzugeben. ArrayIterator verwendet den Index des Elements: Rückgabename + „[“ + nextIndex + „]“;.

Property Iterator

PropertyIterator ist wahrscheinlich die wichtigste Iterationsklasse. Es nutzt Java-Bean-Introspektion, um Objekteigenschaften zu lesen und sie in eine Folge von Schlüssel-Wert-Paaren umzuwandeln.

public class PropertyIterator implements IObjectIterator {
 
    private final Object object;
    private final PropertyDescriptor[] properties;
    private int nextIndex = -1;
    private PropertyDescriptor currentProperty;
 
    public PropertyIterator(Object object) {
        this.object = object;
        try {
            BeanInfo beanInfo = Introspector.getBeanInfo(object.getClass());
            properties = beanInfo.getPropertyDescriptors();
        } catch (RuntimeException e) {
            throw e;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
        }
    }
 
    @Override
    public boolean next() {
        if (nextIndex + 1 >= properties.length) {
            return false;
        }
 
        nextIndex++;
        currentProperty = properties[nextIndex];
        if (currentProperty.getReadMethod() == null || "class".equals(currentProperty.getName())) {
            return next();
        }
        return true;
    }
 
    @Override
    public String getName() {
        if (currentProperty == null) {
            return null;
        }
        return currentProperty.getName();
    }
 
    @Override
    public Object getValue() {
        try {
            if (currentProperty == null) {
                return null;
            }
            return currentProperty.getReadMethod().invoke(object);
        } catch (RuntimeException e) {
            throw e;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
        }
    }
 
}

Array Iterator

ArrayIterator ermittelt die Länge des Arrays durch Reflektion und ruft dann jedes Datenelement ab. ArrayIterator kümmert sich nicht um die spezifischen Details des von der Methode getValue() zurückgegebenen Werts. Sie werden normalerweise an PropertyIterator übergeben.

public class ArrayIterator implements IObjectIterator {
 
    private final String name;
    private final Object array;
    private final int length;
    private int nextIndex = -1;
    private Object currentElement;
 
    public ArrayIterator(String name, Object array) {
        this.name = name;
        this.array = array;
        this.length = Array.getLength(array);
    }
 
    @Override
    public boolean next() {
        if (nextIndex + 1 >= length) {
            return false;
        }
 
        nextIndex++;
        currentElement = Array.get(array, nextIndex);
        return true;
    }
 
    @Override
    public String getName() {
        return name + "[" + nextIndex + "]";
    }
 
    @Override
    public Object getValue() {
        return currentElement;
    }
 
}

集合迭代器

CollectionIterator与ArrayIterator非常相似。使用java.lang.Iterable调用它的Iterable.iterator()方法初始化内部迭代器。

Map迭代器

MapIterator遍历java.util.Map的entry。它并不深入到每个entry的键值对，这个工作由MapEntryIterator类完成。

public class MapIterator implements IObjectIterator {
 
    private final String name;
    private Iterator<?> entryIterator;
    private Map.Entry<?, ?> currentEntry;
    private int nextIndex = -1;
 
    public MapIterator(String name, Map<?, ?> map) {
        this.name = name;
        this.entryIterator = map.entrySet().iterator();
    }
 
    @Override
    public boolean next() {
        if (entryIterator.hasNext()) {
            nextIndex++;
            currentEntry = (Entry<?, ?>) entryIterator.next();
            return true;
        }
        return false;
    }
 
    ...
 
}

Map Entry迭代器

MapEntryIterator处理java.util.Map的单个entry。它只返回两个值：entry的键和值。与ArrayIterator及其他的类似，如果是复杂类型的话，它的结果可能最终传递给PropertyIterator，作为Java bean处理。

根迭代器

RootIterator返回单个元素——初始节点。可以把它想成XML文件的根节点。目的是发起整个遍历过程。

整合

ObjectIterator类作为门面角色（Facade），包装了所有的遍历逻辑。它根据最后一次getValue()的返回值类型决定哪个IObjectIterator的子类需要实例化。当子迭代器在内部创建时它在栈中保存当前迭代器的状态。它也暴露了getChild()和getDepth()方法为调用者展示当前进度。

private IObjectIterator iteratorFor(Object object) {
    try {
        if (object == null) {
            return null;
        }
 
        if (object.getClass().isArray()) {
            return new ArrayIterator(name, object);
        }
 
        if (object instanceof Iterable) {
            return new CollectionIterator(name, (Iterable<?>) object);
        }
 
        if (object instanceof Map) {
            return new MapIterator(name, (Map<?, ?>) object);
        }
 
        if (object instanceof Map.Entry) {
            return new MapEntryIterator(name, (Map.Entry<?, ?>) object);
        }
 
        if (isSingleValued(object)) {
            return null;
        }
 
        return new PropertyIterator(object);
    } catch (RuntimeException e) {
        throw e;
    } catch (Exception e) {
        throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
    }
 
}

字符串生成器的实现

已经看到如何遍历对象中的所有属性。最后的工作就是让输出更加美观，以及增加一些限制条件（比如不能创建一个GB级大小的字符串）。

public static String generate(Object object) {
    String s = "";
 
    ObjectIterator iterator = new ObjectIterator("object", object);
 
    ...
 
    while (iterator.next()) {
        if (s.length() >= MAX_STRING_LENGTH) {
            return s;
        }
 
        if (iterator.getChild() >= MAX_CHILDREN) {
            iterator.nextParent();
            continue;
        }
 
        String valueAsString = iterator.getValueAsString();
 
        s += System.lineSeparator();
        s += indent(iterator.getDepth()) + truncateString(iterator.getName());
        if (valueAsString == null) {
            s += " = null";
        } else {
            s += " = " + truncateString(valueAsString);
        }
    }
 
    return s;
}

代码第21行完成了格式化，增加了缩进和层次结构使显示更美观。

同时增加了一些限制条件：

第9行——限制字符串长度在16k内。

第13行——限制任何父节点下子节点数量小于64.

第21&25行——限制键和值长度在64个字符。

总结

本文介绍了如何使用迭代器模式遍历包含各种复杂属性的对象。关键是将每种类型的迭代委派给各自的类实现。可以在你自己的软件中使用这两个工具。