張文江，何政偉，李旭龍

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059;2.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川成都610059)

0 引言

數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)屏幕顯示元素?cái)?shù)據(jù)到數(shù)據(jù)對(duì)象屬性的轉(zhuǎn)換，而數(shù)據(jù)顯示則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性到屏幕顯示元素?cái)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，二者統(tǒng)稱界面元素與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換。界面元素與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換是各類系統(tǒng)的普遍功能，當(dāng)前有多種技術(shù)模式實(shí)現(xiàn)這些功能，比如“拷貝—粘貼—修改”模式、基于框架的模式、基于委托與事件方法的技術(shù)等。對(duì)于數(shù)據(jù)項(xiàng)少、界面簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，可以采用“拷貝—粘貼—修改”的編程模式;典型的框架，如Struts、Spring，都提供了表現(xiàn)層 (界面)和業(yè)務(wù)層 (數(shù)據(jù)對(duì)象)之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)交換功能，并被廣泛用于Web系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)［1-3］;也有采用基于委托與事件方法的數(shù)據(jù)交換模式系統(tǒng)［4］，但這類系統(tǒng)比較少。上述這些方法都具有比較大的局限性:在人機(jī)交互界面復(fù)雜、屏幕顯示的數(shù)據(jù)項(xiàng)很多的情況下，“拷貝—粘貼—修改”模式產(chǎn)生的代碼冗長(zhǎng)、相似度高，造成程序調(diào)試疲勞，隱含錯(cuò)誤難于發(fā)現(xiàn)，調(diào)試、維護(hù)工作量大;而struts、spring是基于web系統(tǒng)的，不支持winform，另外，對(duì)單選、多選等復(fù)雜數(shù)據(jù)項(xiàng)，struts、spring的支持較弱;基于委托與事件的方法太過(guò)復(fù)雜。

基于反射技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的公共函數(shù)，各個(gè)窗體界面通過(guò)對(duì)公共函數(shù)的調(diào)用，完成winfrom窗體或web頁(yè)面的顯示界面元素與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換。這種方法能夠極大減少?gòu)?fù)雜界面在數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)修改方面的程序代碼，減少程序調(diào)試工作量，提高工作效率，提高系統(tǒng)的可靠性。

1 實(shí)現(xiàn)原理

反射是本文提出的數(shù)據(jù)交換技術(shù)的基礎(chǔ)，下面先從反射的概念開(kāi)始。

1.1 反射 (reflection)的概念

反射就是程序在運(yùn)行時(shí)刻能夠查詢類型的信息，包括類型狀態(tài) (屬性)、類型行為 (方法)、事件、構(gòu)造函數(shù)等信息。它本質(zhì)上是分析程序集中的元數(shù)據(jù)表的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)程序集的類型和類型成員的信息［4］。它是一種晚綁定機(jī)制，程序員在寫代碼的時(shí)候還不知道或不能確定的一些信息，由代碼在運(yùn)行的時(shí)候確定。當(dāng)前軟件開(kāi)發(fā)的兩大體系，Java和.Net都具有強(qiáng)大的Reflection機(jī)制，并且得到了廣泛的應(yīng)用［5-10］。

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，說(shuō)明反射的基本思想。設(shè)系統(tǒng)中有一個(gè)StudentClass類，其定義如圖1所示。

圖1 學(xué)生類

對(duì)象obj是程序運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)生成的，其類型在編譯的時(shí)候未知，所以程序代碼不知道obj的屬性、方法，也就不能直接訪問(wèn)obj的屬性和方法。但是程序在運(yùn)行時(shí)通過(guò)反射可以獲得obj的類型、屬性、方法等信息，通過(guò)屬性和方法的名稱實(shí)現(xiàn)對(duì)obj的管理。如果obj的類型為Student-Class，就可以通過(guò) StudentClass類的屬性名稱“No”、“Name”讀寫obj的No屬性值，通過(guò)“GetAge”方法訪問(wèn)obj的GetAge函數(shù)，獲得學(xué)生的年齡信息。

1.2 數(shù)據(jù)交換原理

由于本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)是基于C#的B/S系統(tǒng)，因此，本文提供的算法將以基于C#語(yǔ)言的Asp.Net為例，實(shí)現(xiàn)Web頁(yè)面可視控件與C#數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與可視控件之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，可用類似的方式實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)記錄與C#數(shù)據(jù)對(duì)象之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄與C#數(shù)據(jù)對(duì)象、C#數(shù)據(jù)對(duì)象與可視控件之間的雙層數(shù)據(jù)交換。

ASP.Net頁(yè)面對(duì)象，不管是標(biāo)準(zhǔn)的HTML對(duì)象，還是Asp.net封裝對(duì)象，只要加上Runat=Server，C#代碼就能訪問(wèn)該控件的屬性，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中動(dòng)態(tài)獲取頁(yè)面控件類型、對(duì)象嵌套關(guān)系等信息。實(shí)際上，C#能夠全面操控整個(gè)ASP.Net文檔:遍歷整個(gè)DOM文檔，并對(duì)DOM文檔的任意對(duì)象進(jìn)行控制。

另一方面，對(duì)于C#數(shù)據(jù)對(duì)象，采用反射技術(shù)，按封裝的原則，通過(guò)屬性的getter、setter方法，實(shí)現(xiàn)屬性字段值的讀、寫操作。

由此可見(jiàn)，ASP.Net頁(yè)面特點(diǎn)和C#反射技術(shù)，為頁(yè)面元素與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性之間的數(shù)據(jù)交換提供了可能。關(guān)鍵是如何在頁(yè)面元素與數(shù)據(jù)對(duì)象之間建立起通信的橋梁。

本文使用“名稱關(guān)聯(lián)法”建立頁(yè)面控件與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性之間的關(guān)聯(lián)，使Web頁(yè)面可視控件的ID與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性名稱相同 (或者其它類似的規(guī)則)，從而建立起它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。程序在遍歷Web頁(yè)面可視控件的時(shí)候，根據(jù)可視控件的ID，找到數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性名稱，再通過(guò)C#提供的反射機(jī)制，查詢數(shù)據(jù)對(duì)象該屬性的相關(guān)信息，讀取、或設(shè)置該屬性的值，從而實(shí)現(xiàn)可視控件顯示值與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性值之間的相互數(shù)據(jù)交換。

圖2是這種基于名稱對(duì)應(yīng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖示說(shuō)明，其中界面元素ID=Property1對(duì)應(yīng)類ObjectClass的屬性Property1，界面元素ID=Property2對(duì)應(yīng)類ObjectClass的屬性Property2，界面元素 ID=Property3對(duì)應(yīng)類ObjectClass的屬性Property3。

圖2 基于名稱對(duì)應(yīng)的顯示元素與數(shù)據(jù)對(duì)象關(guān)系

2 實(shí)現(xiàn)算法

在闡述原理后，下面首先詳細(xì)分析各種顯示控件的處理方法，然后給出實(shí)現(xiàn)算法。

2.1 典型顯示控件處理規(guī)則

(1)簡(jiǎn)單控件

簡(jiǎn)單控件是指直接顯示數(shù)據(jù)屬性值的控件，這類控件使用最廣，如TextBox、HtmlInputText、Label等，這種顯示控件與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換簡(jiǎn)單、直接。

顯示控件命名規(guī)則:ID名稱就是數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性名稱。

如果屬性數(shù)據(jù)類型為字符串型，可以通過(guò)設(shè)置Max-Length屬性來(lái)限制顯示長(zhǎng)度。如果未設(shè)置MaxLength，或MaxLength設(shè)置為0，表示長(zhǎng)度不受限制。

如果屬性數(shù)據(jù)類型為小數(shù)，可以通過(guò)設(shè)置精度屬性Precision來(lái)設(shè)置小數(shù)位數(shù)。

顯示對(duì)象事例:

＜asp:TextBox ID="V1"runat="server"Max-Length="30" ＞＜/asp:TextBox＞

＜asp:TextBox ID="V2"runat="server"Precision="5.2"＞＜/asp:TextBox＞

＜asp:TextBox ID="V3"runat="server" ＞＜/asp:TextBox＞

其中顯示對(duì)象ID名稱對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性名稱。

(2)單選控件

單選控件也是常用的顯示控件，在屏幕上表現(xiàn)為一組單選按鈕，對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性。與簡(jiǎn)單控件不一樣的是，簡(jiǎn)單控件與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性是1對(duì)1的關(guān)系，而單選一般是多對(duì)1的關(guān)系:多個(gè)單選框?qū)?yīng)于一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性。

為了簡(jiǎn)化編程代碼，本方案用一個(gè)DIV容器包含這一組單選按鈕，由DIV容器代表這一組單選框。

該DIV命名規(guī)則:DIV的ID名稱設(shè)置為數(shù)據(jù)對(duì)象屬性名稱，同時(shí)，為了標(biāo)識(shí)該DIV包含的是單選按鈕，該DIV增加一個(gè)固定屬性:groupClass="radiogroup"。

C#遍歷Web頁(yè)面時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)屬性groupClass=radiogroup，就用DIV的ID作為數(shù)據(jù)對(duì)象屬性名稱，然后通過(guò)反射查找數(shù)據(jù)對(duì)象相應(yīng)屬性的值val，再遍歷DIV的radio子對(duì)象集，如果找到某radio的值與val相同，設(shè)置該單選按鈕的checked狀態(tài)為true。

顯示對(duì)象事例:

＜div id="hazardType"runat="server"group-Class="radioGroup" ＞

＜asp:RadioButton ID="sel1"Text="滑坡" runat="server"/＞

＜asp:RadioButton ID="sel2"Text="崩塌"runat="server"/＞

＜asp:RadioButton ID="sel3"Text="泥石流"runat="server"/＞

＜/div＞

要點(diǎn):

1)Div對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性，單選按鈕作為div的子對(duì)象;

2)div的id名稱與數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性名稱1:1對(duì)應(yīng);

3)groupClass="radioGroup"是固定屬性;

4)單選按鈕的ID命名沒(méi)有限制

(3)多選控件

與單選類似，一組多選按鈕對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性，因此，在進(jìn)行Web頁(yè)面設(shè)計(jì)時(shí)，也要用一個(gè)DIV容器把多個(gè)多選按鈕組織在一起，并且該DIV的ID名稱為數(shù)據(jù)對(duì)象屬性的名稱，該DIV也要增加一個(gè)固定變屬性:groupClass="checkgroup"。

C#遍歷Web頁(yè)面時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)屬性groupClass=checkgroup，就用DIV的ID來(lái)查找數(shù)據(jù)對(duì)象的相應(yīng)屬性值val，再遍歷DIV的checkbotton子對(duì)象，如果該按鈕的值在val中，則設(shè)置該按鈕的Checked屬性為true，否則為false。

顯示對(duì)象事例:

＜div id="scope"runat="server"groupClass="checkGroup" ＞

＜asp:CheckBox ID="居民點(diǎn)" runat="server"/＞

＜asp:CheckBox ID="工廠"runat="server"/＞

＜asp:CheckBox ID="農(nóng)田"runat="server"/＞

＜asp:CheckBox ID="水利工程"runat="server"/＞

＜/div＞

要點(diǎn):

1)Div對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象屬性，多選按鈕作為div的子對(duì)象;

2)div的id名稱一定要與數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性名稱對(duì)應(yīng);

3)groupClass="checkGroup"是固定屬性;

4)單選按鈕的ID命名沒(méi)有限制

(4)下拉列表

下拉列表是一種填充了數(shù)據(jù)的列表，填充的數(shù)據(jù)類型是一種“代碼—名稱”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是下拉列表顯示名稱，數(shù)據(jù)對(duì)象保存代碼。

如果數(shù)據(jù)對(duì)象中保存的值就是顯示名稱，可以認(rèn)為是“代碼—名稱”的一種特殊情況:即代碼與名稱相同。

下拉列表可以在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)人工輸入建立，也可以在程序運(yùn)行時(shí)由代碼動(dòng)態(tài)生成。

下拉列表與數(shù)據(jù)對(duì)象屬性具有1:1關(guān)系，下拉列表的ID名稱與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象屬性名稱相同。顯示對(duì)象事例:

＜asp:DropDownList ID="scale"runat="server" ＞

＜asp:ListItem Value="01" ＞特大型＜/asp:ListItem＞

＜asp:ListItem Value="02" ＞大型＜/asp:ListItem＞

＜asp:ListItem Value="03" ＞中小型＜/asp:ListItem＞

＜/asp:DropDownList＞

要點(diǎn):

(5)下拉列表的id名稱與數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性名稱對(duì)應(yīng);

2.2 Web控件賦值數(shù)據(jù)對(duì)象算法

在本系統(tǒng)中，單選結(jié)果以單選按鈕顯示的名稱以字符串的形式保存在數(shù)據(jù)對(duì)象中，多選結(jié)果以多選按鈕顯示的名稱保存，并以逗號(hào) (，)分割多選值。為了算法敘述的方便，引入“規(guī)范子串”的概念，嚴(yán)格定義多選值的存儲(chǔ)格式。

定義1:字符串 s是字符串 f的規(guī)范子串的充要條件是:

f以 s結(jié)尾或者 s加逗號(hào) (，)形成的新串是 f的子串。

入口參數(shù):

WebControl:頁(yè)面控件，子控件命名規(guī)則符合上面提出的要求。

Obj:C#數(shù)據(jù)對(duì)象。

Function WebPageToEntity(WebControl，Obj)

{

通過(guò)反射，獲得數(shù)據(jù)對(duì)象Obj的類型T;

獲得WebControl的ID，并賦到變量pname;

如果ID不符號(hào)上面定義的規(guī)則

{

對(duì)WebControl的子對(duì)象，遞歸調(diào)用本函數(shù)

Return

}

取WebControl表示的數(shù)據(jù)類型，dataType;

如果dataType不是預(yù)定義的處理的數(shù)據(jù)類型，返回;

Case dataType是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù):

取WebControl的值，并賦到val;

通過(guò)反射，把val保存到Obj的pname屬性;

Case dataType是單選數(shù)據(jù):

查詢WebControl的單選子控件，取選中的單選按鈕的值，并賦到val;

通過(guò)反射，把val保存到Obj的pname屬性;

Case dataType是多選數(shù)據(jù):

查詢WebControl的多選子控件，組合所有選中的多選按鈕的值，并賦到val;

通過(guò)反射，把val保存到Obj的pname屬性;

Case dataType是下拉列表數(shù)據(jù):

取下拉列表選擇的值，并賦到val;

通過(guò)反射，把val保存到Obj的pname屬性;

Case其它:

不予處理;

}

2.3 數(shù)值對(duì)象賦值Web控件算法

入口參數(shù):

WebControl:頁(yè)面控件，子控件命名規(guī)則符合上面提出的要求。

Obj:C#數(shù)據(jù)對(duì)象。

Function EntityToWebPage(WebControl，Obj)

{

通過(guò)反射，獲得數(shù)據(jù)對(duì)象Obj的類型T;

獲得WebControl的ID，并賦到變量pname;

如果ID不符號(hào)上面定義的規(guī)則

{

對(duì)WebControl的子對(duì)象，遞歸調(diào)用本函數(shù)

Return

}

取WebControl表示的數(shù)據(jù)類型，dataType;

如果dataType不是預(yù)定義的處理的數(shù)據(jù)類型，返回;

Case dataType是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù):

通過(guò)反射，取Obj的pname屬性值，并賦值到val

把val設(shè)置WebControl控件;Case dataType是單選數(shù)據(jù):

通過(guò)反射，取Obj的pname屬性值，并賦值到val

查詢WebControl的單選子控件，如果某子控件的text屬性值與val相等，設(shè)置該子控件的Checked狀態(tài)為true;

Case dataType是多選數(shù)據(jù):

通過(guò)反射，取Obj的pname屬性值，并賦值到val

對(duì)WebControl的所有多選子控件執(zhí)行:

如果該子控件的text屬性是val的一個(gè)“規(guī)范子串”，

選中該子控件，否則不選中該子控件

Case dataType是下拉列表數(shù)據(jù):

通過(guò)反射，取Obj的pname屬性值，并賦值到val

把val賦值到下拉列表選擇的值

Case其它:

不予處理;

}

3 實(shí)現(xiàn)效果

貴州省地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理的災(zāi)害包括:滑坡、泥石流、崩塌、地裂縫、地面沉降、地面塌陷等6種，每種地質(zhì)災(zāi)害的屬性數(shù)量多達(dá)200個(gè)以上，并且屬性類型復(fù)雜，單選屬性、多選屬性、下拉屬性多，造成顯示界面非常復(fù)雜。在項(xiàng)目原型階段，采用“拷貝—粘貼—修改”方式，僅實(shí)現(xiàn)滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)對(duì)象到web頁(yè)面的顯示就寫了1850多行代碼，并且因?yàn)閷傩蕴啵a相似度又極高，導(dǎo)致代碼中存在很多難于發(fā)現(xiàn)的低級(jí)錯(cuò)誤，調(diào)試極其困難，最后只能徹底放棄這種方法。

通過(guò)討論，采用了基于反射的數(shù)據(jù)交換方法，只用了兩個(gè)公共函數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了所有地質(zhì)災(zāi)害屬性的顯示與修改工作。函數(shù)WebPageToEntity實(shí)現(xiàn)web頁(yè)面顯示內(nèi)容賦值到數(shù)據(jù)對(duì)象，代碼只有160行;函數(shù)EntityToWebPage實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象到頁(yè)面的顯示，代碼只有158行。總共300多行代碼，實(shí)現(xiàn)了所有Web頁(yè)面與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換功能。并且這300多行代碼結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)，調(diào)試、排錯(cuò)也很容易，系統(tǒng)的正確性得到了極大提高。

數(shù)據(jù)對(duì)象通過(guò)代碼生成工具，直接從數(shù)據(jù)庫(kù)生成。設(shè)計(jì)人員只把頁(yè)面設(shè)計(jì)好，并按規(guī)范命名各種控件，最后通過(guò)調(diào)用WebPageToEntity和EntityToWebPage函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)對(duì)象與顯示元素之間的數(shù)據(jù)自動(dòng)交換。數(shù)據(jù)對(duì)象的持久化通過(guò)iBatis實(shí)現(xiàn)。這樣，CRUD部分的代碼量和測(cè)試量就變得很小了，極大減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作量。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章提出了基于反射的顯示控件與數(shù)據(jù)對(duì)象之間的數(shù)據(jù)交換原理和方法，并對(duì)文本框、單選框、多選框、下拉列表等常用顯示控件的處理作了深入、詳細(xì)的討論，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的算法。

該方法具有普遍意義，適用于各種系統(tǒng)的CRUD操作，尤其對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)多、界面復(fù)雜的系統(tǒng)能夠極大地減少編程代碼，減少程序錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)的正確性和穩(wěn)定性。

該方法不局限于C#，可適用于支持反射機(jī)制的任何語(yǔ)言 (如Java)，也不局限于Web系統(tǒng)，還可適用于winform桌面系統(tǒng)。

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