戈 俊 金定勇

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基于模擬Properties持久屬性集早操統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

戈 俊1金定勇2

（1.南京林業(yè)大學(xué)體育部，江蘇 南京 210037，2.南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

依據(jù)Properties將流對(duì)象與集合相關(guān)聯(lián)，通過(guò)集合鍵值對(duì)特點(diǎn)的鍵唯一、值覆蓋的思想創(chuàng)建屬性集配置文件。借鑒配置文件設(shè)計(jì)理念，圍繞當(dāng)下普通高校早鍛煉出勤記錄不實(shí)、查詢繁瑣、存儲(chǔ)不便的實(shí)際問(wèn)題展開思考，以期通過(guò)Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，借助于Eclipse集成開發(fā)環(huán)境，利用較為簡(jiǎn)單的手段模擬設(shè)計(jì)早操數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，規(guī)避數(shù)據(jù)庫(kù)操作的復(fù)雜性，解決內(nèi)存占用，操作繁瑣等問(wèn)題，方便體育學(xué)科成績(jī)的評(píng)定、查詢和持久化存儲(chǔ)。

Properties；持久屬性集；早操鍛煉

1 研究背景

Properties 是一個(gè)和IO流相結(jié)合的屬性集合對(duì)象，Properties可以保存在流中或者從流中加載，屬性列表中每一個(gè)鍵及其對(duì)應(yīng)的值都是一個(gè)字符串[1]。Properties對(duì)象更多運(yùn)用于軟件開發(fā)中配置文件的設(shè)置，由于配置文件中的參數(shù)都是通過(guò)字符串鍵值對(duì)的形式進(jìn)行體現(xiàn)，所以在保證鍵唯一的情況下，將其值進(jìn)行修改覆蓋原值，持久化存儲(chǔ)以后，軟件下一次啟動(dòng)時(shí)重新加載該配置文件，就能將參數(shù)進(jìn)行可視化體現(xiàn)。市面上一些共享軟件的使用次數(shù)限定，也可以通過(guò)Properties進(jìn)行實(shí)現(xiàn)或者使用XML語(yǔ)言進(jìn)行配置自定義文件描述并使其描述內(nèi)容更豐富，更具體，同時(shí)可使用dom4j進(jìn)行讀取解析。Properties對(duì)象中提供了多種方法來(lái)將屬性列表與輸入輸出流相結(jié)合，以便于完成配置文件的操作。本文結(jié)合Properties的特點(diǎn)，模擬制作MESS（MorningExerciseStatisticsSystem）早操數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。

2 Properties對(duì)象功能分析及系統(tǒng)模擬框架搭建

Properties對(duì)象中提供了list方法來(lái)將屬性列表輸出到指定的輸出流，此方法對(duì)調(diào)試很有用。在MESS早操數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中模擬了該list方法，我們也提供了一種將集合列表輸出到指定流的方法：ergodicMapSets。該方法提供了兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是本地存儲(chǔ)的Map集合，在遍歷集合時(shí)，可以將集合中的早操鍵值對(duì)數(shù)據(jù)信息全部通過(guò)流輸出到指定盤符上，由于該功能是通過(guò)GUI圖形化界面形式進(jìn)行展現(xiàn)，最終會(huì)將數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)話框路徑選擇的形式存儲(chǔ)到本地盤符的文件中，所以我們將流進(jìn)行了內(nèi)部封裝，不對(duì)外暴露了。第二個(gè)參數(shù)是教師姓名，如果教師姓名參數(shù)傳遞的是具體值，那么就匹配具體教師的學(xué)生早操成績(jī)，如果參數(shù)傳遞為null,那么就輸出所有學(xué)生的早操個(gè)人信息和次數(shù)的鍵值對(duì)信息。

Properties對(duì)象中提供了load方法，從輸入流中讀取屬性列表（鍵和元素對(duì)）。MESS模擬Properties設(shè)計(jì)時(shí)，也提供了從流中讀取對(duì)象的方法：morningExerciseDataReadPersistedLocally。該方法讀取本地持久化存儲(chǔ)的文件，將Map集合對(duì)象讀入內(nèi)存中，參數(shù)傳遞的是本地被封裝成File對(duì)象的文件。

Properties對(duì)象中提供了store方法，將此 Properties 表中的屬性列表（鍵和元素對(duì)）寫入輸出流。MESS模擬Properties設(shè)計(jì)時(shí)，也提供了從內(nèi)存中將存儲(chǔ)了學(xué)生信息和早操次數(shù)的鍵值對(duì)信息的Map集合對(duì)象通過(guò)流寫入本地硬盤中的方法：morningExerciseDataWritePersistedLocally。參數(shù)傳遞的是本地被封裝成File對(duì)象的同一個(gè)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的覆蓋。

Properties對(duì)象中提供了getProperty方法和setProperty方法，其功能是通過(guò)鍵在Properties集合中找對(duì)應(yīng)的值，以及設(shè)置Properties集合中的鍵和值。以上的兩種方法，在MESS模擬Properties設(shè)計(jì)時(shí)，將其合理的根據(jù)MESS功能特點(diǎn)，封裝成了一個(gè)功能：morningExerciseStatistics。通過(guò)模擬讀卡器在學(xué)生校園卡中讀取的數(shù)據(jù)，分別拿到學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、所屬教師、項(xiàng)目、上課時(shí)間，并將其封裝成學(xué)生對(duì)象，存儲(chǔ)到TreeMap集合中。同時(shí)學(xué)生對(duì)象實(shí)現(xiàn)了Serializable接口以啟用其序列化功能。以便于通過(guò)對(duì)象的持久化存儲(chǔ)來(lái)反復(fù)獲取數(shù)據(jù)， 即便是關(guān)閉計(jì)算機(jī)，內(nèi)存清空也不怕數(shù)據(jù)丟失。

3 系統(tǒng)類的設(shè)計(jì)及對(duì)象封裝

3.1 學(xué)生類的設(shè)計(jì)描述與封裝

學(xué)生類的設(shè)計(jì)是方便創(chuàng)建學(xué)生對(duì)象用的。通過(guò)對(duì)學(xué)生不同的信息進(jìn)行類描述和封裝，通過(guò)指定的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行對(duì)象的初始化[2]，以便于通過(guò)對(duì)象調(diào)用其方法，指揮對(duì)象做事情，充分的體現(xiàn)了Java的面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將學(xué)生的（姓名，性別，學(xué)號(hào)，所在院系，體育課教師，體育課項(xiàng)目，體育課時(shí)間段）這些信息封裝成對(duì)象，以便于存儲(chǔ)到Map集合中，因?yàn)榧现兄荒艽鎯?chǔ)對(duì)象。同時(shí)方便及時(shí)從Map集合中取出對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步操作，比如取出學(xué)生對(duì)象后，可以通過(guò)set和get方法進(jìn)行學(xué)生對(duì)象成員字段的設(shè)置和獲取，拿到每一個(gè)學(xué)生的信息。

設(shè)計(jì)學(xué)生類，封裝字段（姓名，性別，學(xué)號(hào)，所在院系，體育課教師，體育課項(xiàng)目，體育課時(shí)間段），進(jìn)行空參和帶參的構(gòu)造函數(shù)初始化，對(duì)每一個(gè)字段進(jìn)行set和get方法的定義，最后對(duì)學(xué)生類，給出一個(gè)特有的字符串表現(xiàn)形式。學(xué)生類存入TreeMap集合中需要進(jìn)行默認(rèn)排序，應(yīng)實(shí)現(xiàn)Comparable接口，并根據(jù)自身比較特點(diǎn)覆蓋其compareTo方法。先根據(jù)學(xué)號(hào)進(jìn)行排序，學(xué)號(hào)相同再根據(jù)姓名排序。學(xué)生類通過(guò)實(shí)現(xiàn) java.io.Serializable 標(biāo)記接口以啟用其序列化功能，以便于通過(guò)ObjectInputStream和ObjectOutputStream進(jìn)行對(duì)象的持久化存儲(chǔ)和讀寫。

3.2 早操鍛煉實(shí)現(xiàn)類的設(shè)計(jì)描述與封裝

早操鍛煉實(shí)現(xiàn)類的設(shè)計(jì)是將本設(shè)計(jì)步驟的每一個(gè)所需調(diào)用的方法進(jìn)行了描述和封裝，主要封裝成了四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的方法，將多個(gè)方法進(jìn)行封裝，建立適合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特有的方法，提高閱讀性，方便自身內(nèi)部調(diào)用，同時(shí)也體現(xiàn)Java的三大特征：封裝、繼承、多態(tài)。

3.2.1 早操統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)文件的描述

該文件在程序第一次運(yùn)行時(shí)是不存在的，通過(guò)File對(duì)象將文件進(jìn)行封裝，判斷文件是否存在，如果不存在通過(guò)File對(duì)象進(jìn)行創(chuàng)建，保證文件一定存在，并且在文件存在時(shí)就通過(guò)ObjectOutputStream對(duì)象輸出流，向其文件中寫入一個(gè)新建的TreeMap對(duì)象，以此保證對(duì)象讀取流在讀取文件時(shí)，能夠順利讀取Map集合對(duì)象。否則，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中意外到達(dá)文件或流的末尾時(shí)，拋出EOFException異常。

3.2.2 早操統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新原理描述

通過(guò)模擬讀卡器讀取學(xué)生校園卡上的個(gè)人信息，創(chuàng)建每一個(gè)學(xué)生對(duì)象。通過(guò)ObjectInputStream讀取的對(duì)象是用Object來(lái)接收的，所以要通過(guò)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)成Map集合。通過(guò)Map集合，存儲(chǔ)學(xué)生對(duì)象和早操鍛煉次數(shù),由于學(xué)生對(duì)象存在學(xué)號(hào)的順序，以便于今后的查找，所以使用TreeMap集合。由于錄入個(gè)人信息的人數(shù)不確定，所以使用循環(huán)進(jìn)行反復(fù)讀取，在進(jìn)行GUI圖形化界面設(shè)計(jì)時(shí)，將退出菜單作為結(jié)束錄入的操作。學(xué)生對(duì)象作為鍵通過(guò)TreeMap集合的get方法，在集合中查找相對(duì)應(yīng)的值，如果值存在，通過(guò)定義變量記錄住學(xué)生出早操的次數(shù)再+1，再次存入Map集合，如果值不存在，那么直接將鍵和1存入Map集合，最終達(dá)到鍵唯一，值覆蓋的效果。以此保證了早操出勤次數(shù)的累計(jì)。由于學(xué)號(hào)是唯一的，所以鍵都是唯一的?；緮?shù)據(jù)類型和基本數(shù)據(jù)類型對(duì)象包裝類之間的運(yùn)算通過(guò)其自動(dòng)拆箱，自動(dòng)裝箱的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。

3.2.3 早操統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)增刪改查功能描述

早操數(shù)據(jù)寫入本地進(jìn)行持久化存儲(chǔ)的方法建立：通過(guò)ObjectOutputStream對(duì)象輸出流，將內(nèi)存中的Map集合對(duì)象寫入本地，進(jìn)行持久化存儲(chǔ)，最后將所有通過(guò)Windows底層創(chuàng)建并啟動(dòng)的流資源關(guān)閉。通過(guò)多線程技術(shù)將數(shù)據(jù)讀寫功能、數(shù)據(jù)查詢功能進(jìn)行分別封裝到單個(gè)線程中，保證在持續(xù)錄入學(xué)生早操信息的同時(shí)，可以有單獨(dú)的線程來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)的修改、查詢及導(dǎo)出，通過(guò)遍歷可以導(dǎo)出符合要求的學(xué)生信息和對(duì)應(yīng)的早操次數(shù)，如匹配到對(duì)應(yīng)教師的學(xué)生早操成績(jī)。為了避免匹配數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)空指針異常的情況，通過(guò)equals比較時(shí)將字符串常量數(shù)據(jù)作為調(diào)用equals方法的引用。如果教師姓名參數(shù)傳遞的是具體值，那么就匹配具體教師的學(xué)生早操成績(jī)，如果參數(shù)傳遞為null,那么就導(dǎo)出所有學(xué)生的早操個(gè)人信息和次數(shù)的鍵值對(duì)信息。在該方法中加入字符輸出流就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。文件最終被存儲(chǔ)在本地，即軟件所在盤符，以便于查找,關(guān)閉資源。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行流程及程序測(cè)試

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行流程

4.1 字節(jié)碼文件的加載及持久化文件的建立

系統(tǒng)加載MESS.class文件，將該程序所需執(zhí)行的所有類文件加載進(jìn)內(nèi)存。主線程從測(cè)試類的主方法作為入口進(jìn)入，創(chuàng)建MorningExerciseTest對(duì)象，并調(diào)用早操操作測(cè)試方法（morningExerciseOperationTest）。通過(guò)this引用調(diào)用持久化存儲(chǔ)文件是否存在方法（fileIsExists），用早操測(cè)試類中封裝的私有文件字段來(lái)接收。該方法中通過(guò)File對(duì)象封裝持久化存儲(chǔ)文件路徑。創(chuàng)建一個(gè)TreeMap集合，由于集合中存儲(chǔ)的都是對(duì)象，所以泛型定義為學(xué)生對(duì)象和基本數(shù)據(jù)類型對(duì)象包裝類，通過(guò)早操測(cè)試類中封裝的私有字段Map map來(lái)接收。判斷持久化存儲(chǔ)文件對(duì)象是否存在，如果不存在直接通過(guò)文件對(duì)象調(diào)用createNewFile方法，創(chuàng)建該文件對(duì)象，保證文件對(duì)象一定存在。新建ObjectOutputStream 將創(chuàng)建的TreeMap集合，通過(guò)寫入對(duì)象方法(writeObject)將集合進(jìn)行序列化存儲(chǔ)，并及時(shí)關(guān)閉對(duì)象輸出流。返回被創(chuàng)建存儲(chǔ)了集合的File對(duì)象。

4.2 Map集合與數(shù)據(jù)流的關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)鍵唯一值覆蓋

通過(guò)this引用調(diào)用早操數(shù)據(jù)讀取持久化存儲(chǔ)方法（morningExerciseDataReadPersistedLocally）將返回的File對(duì)象作為參數(shù)進(jìn)行傳遞，再通過(guò)全局變量字段map進(jìn)行接收。該方法中通過(guò)建立對(duì)象讀取流（ObjectInputStream）和參數(shù)傳遞中的File對(duì)象進(jìn)行關(guān)聯(lián)。將持久化存儲(chǔ)在本地File中的數(shù)據(jù)通過(guò)讀取對(duì)象方法（readObject）讀取進(jìn)內(nèi)存。由于該方法讀取對(duì)象返回的是Object類型，而我們?cè)趯?duì)象序列化中存儲(chǔ)的是Map集合，所以需要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，這也是ObjectInputStream反序列化的過(guò)程，釋放資源關(guān)閉流對(duì)象。返回強(qiáng)轉(zhuǎn)后的map集合對(duì)象。通過(guò)this引用調(diào)用早操統(tǒng)計(jì)方法（morningExerciseStatistics），將返回的map集合對(duì)象作為參數(shù)進(jìn)行傳遞，再通過(guò)全局變量字段map進(jìn)行接收。通過(guò)讀卡器讀取學(xué)生校園卡中的個(gè)人信息數(shù)據(jù)，將學(xué)生的信息如：姓名、性別、學(xué)號(hào)、所在院系、所屬教師、課程項(xiàng)目、課程時(shí)間等，進(jìn)行學(xué)生對(duì)象的封裝。將每一個(gè)學(xué)生對(duì)象作為鍵，通過(guò)Map集合的get方法進(jìn)行值的獲取。由于Map集合中存儲(chǔ)的只能是對(duì)象，所以通過(guò)基本數(shù)據(jù)類型對(duì)象包裝類的Integer對(duì)象來(lái)接收get方法返回的值。通過(guò)定義變量count賦值為0，來(lái)記錄住每一個(gè)學(xué)生刷卡的次數(shù)。判斷如果返回的值不為空，那么說(shuō)明該學(xué)生對(duì)象在Map集合中已經(jīng)存在并有相對(duì)應(yīng)值的體現(xiàn)，將值取出并賦值給變量count，由于基本數(shù)據(jù)類型和對(duì)象不能直接運(yùn)算，所以JDK升級(jí)到1.5以后提供了更為便捷的對(duì)象和基本數(shù)據(jù)類型的隱式轉(zhuǎn)換，自動(dòng)拆箱和自動(dòng)裝箱機(jī)制，以此保證了該運(yùn)算的執(zhí)行。學(xué)生對(duì)象每一次刷卡，都將通過(guò)變量count自增一次來(lái)體現(xiàn)，如果該學(xué)生對(duì)象在Map集合中存在那么將對(duì)應(yīng)值取出自增一次，再將該學(xué)生對(duì)象和自增后的值存入Map集合，由于TreeMap集合的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二叉樹結(jié)構(gòu)，所以在保證鍵唯一的時(shí)候調(diào)用的是學(xué)生對(duì)象實(shí)現(xiàn)的Comparable接口中的compareTo方法來(lái)比較兩個(gè)學(xué)生對(duì)象是否相同。同時(shí)通過(guò)該方法還能實(shí)現(xiàn)TreeMap集合中元素的默認(rèn)排序。又由于學(xué)生的學(xué)號(hào)是唯一的，所以在比較方法中主要條件就是學(xué)生的學(xué)號(hào)。所以在成績(jī)導(dǎo)出的時(shí)候是按照學(xué)號(hào)的升序體現(xiàn)的 (見圖2) 。如果學(xué)生對(duì)象在集合中不存在，那么直接將學(xué)生對(duì)象和count+1（即1）的值存入Map集合。通過(guò)此方法實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)象鍵相同，值覆蓋的效果，達(dá)到準(zhǔn)確的記錄學(xué)生出操次數(shù)的目的。在學(xué)生每一次刷卡時(shí)，通過(guò)GUI圖形化界面展示學(xué)生目前出操次數(shù)，并且在達(dá)到基本合格次數(shù)時(shí)，給出提示，使其心中有數(shù)。由于學(xué)生人數(shù)不確定，所以使用循環(huán)來(lái)完成刷卡和讀卡的任務(wù)。結(jié)束循環(huán)以后，返回存儲(chǔ)了新的學(xué)生信息的Map集合。

4.3 數(shù)據(jù)本地持久化過(guò)程及資源釋放

通過(guò)this引用調(diào)用本類的早操數(shù)據(jù)寫入本地持久化的方法，同時(shí)將被封裝的File對(duì)象和返回的存有更新過(guò)學(xué)生早操信息鍵值對(duì)的Map集合作為參數(shù)進(jìn)行傳遞。封裝對(duì)象輸出流，使其與File對(duì)象封裝的本地文件相關(guān)聯(lián)。由于Map集合通過(guò)實(shí)現(xiàn)Serializable 接口以啟用其序列化功能。通過(guò)對(duì)象輸出流的寫入對(duì)象方法（writeObject）將存儲(chǔ)有學(xué)生早操信息的Map集合寫入本地文件，進(jìn)行持久化存儲(chǔ)，方便再次讀取調(diào)用，更新數(shù)據(jù)。 釋放資源，關(guān)閉流對(duì)象。主線程通過(guò)匿名內(nèi)部類形式創(chuàng)建一條新的線程，進(jìn)行手動(dòng)的學(xué)生數(shù)據(jù)的增刪改查。以保證在不斷錄入學(xué)生信息的同時(shí)進(jìn)行部分問(wèn)題學(xué)生信息的增刪改查。

4.4 程序測(cè)試及早操數(shù)據(jù)按需求導(dǎo)出

通過(guò)this引用調(diào)用遍歷集合中數(shù)據(jù)的方法，導(dǎo)出指定教師的學(xué)生早操信息。將存儲(chǔ)學(xué)生早操信息的Map集合和指定教師姓名作為參數(shù)進(jìn)行傳遞。如果沒(méi)有指定教師姓名則導(dǎo)出所有學(xué)生早操數(shù)據(jù)信息。封裝導(dǎo)出文件存儲(chǔ)位置的File對(duì)象。通過(guò)字符流緩沖區(qū)包裝字符輸出流關(guān)聯(lián)File對(duì)象，達(dá)到高效寫出的目的。

通過(guò)循環(huán)反復(fù)讀寫，獲取Map集合中的每一個(gè)鍵，即學(xué)生對(duì)象，通過(guò)字符串的equals方法匹配通過(guò)參數(shù)傳遞進(jìn)來(lái)的教師姓名，將對(duì)應(yīng)的學(xué)生對(duì)象鍵的字符串表現(xiàn)形式和值寫入本地文件中，已達(dá)到持久化存儲(chǔ)，隨時(shí)查閱的效果。如果沒(méi)有教師姓名的參數(shù)傳遞，那么將導(dǎo)出所有學(xué)生信息和對(duì)應(yīng)早操次數(shù)的值（見圖2）。

圖2 未傳遞教師參數(shù)的所有早操數(shù)據(jù)導(dǎo)出結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明：早操數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以解決處理體育學(xué)科早操出勤記錄不實(shí)，查詢繁瑣，存儲(chǔ)不便的實(shí)際問(wèn)題，極大的方便體育學(xué)科成績(jī)的評(píng)定、查詢和持久化存儲(chǔ)。該設(shè)計(jì)利用較為簡(jiǎn)單的手段解決了通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的復(fù)雜性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。其有益效果體現(xiàn)在易操作的早操數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明，內(nèi)存占用率低，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高，方便操作，借鑒配置文件設(shè)計(jì)特點(diǎn)，達(dá)到數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的效果。

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On the Design and Development of the Morning Exercise Statistical System Based on the Properties Set

GE Jun, etal.

(Nanjing Forestry University, Nanjing 210037,Jiangsu, China)

江蘇省體育局體育科技項(xiàng)目局管課題（ST14401207）。

戈?。?983—），碩士，講師，研究方向：體育工程。