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Java程序的脏数据问题 (转)

原创 Java 作者:amyz 时间:2007-11-16 17:05:26 0 删除 编辑
Java程序的脏数据问题 (转)[@more@]

Java程序的脏数据问题

  脏数据(Out-of-date data),指过时的数据。
  如果在您的Java程序中存在脏数据,将或多或少地给软件系统带来一些问题,如:无法实时地应用已经发生改变的配置,软件系统出现一些莫名其妙的、难以重现的、后果严重的错误等等。尽量避免脏数据的存在是非常有价值的。本文希望能在这方面给同行们一点帮助。

Fragment 1. 缓存技术的脏数据问题
  /**
  * A report printer is used to print a report.
  *
  * @version 1.0 9/9/2003
  * @author Bill
  */
  public class ReportPrinter {
  /**
  * Constructs a ReportPrinter instance.
  */
  public ReportPrinter() {
  // do something...
  }

  /**
  * Prints a printable.
  *
  * @param printable the specified printable object
  */
  public void print(Printable printable) {
  Graphics g = getGraphics();
  g.setFont(getReportFont(printable.getFont());

  printable.print(g);
  }

  /**
  * Returns the corresponding report font of a java font.
  *
  * @param javaFont the specified java font
  * @return the corresponding report font
  */
  private Font getReportFont(font javaFont) {
  Font reportFont = fontMap.get(javaFont);

  if(reportFont == null) {
  reportFont = loadFont(javaFont);
  fontMap.put(javaFont, reportFont);
  }

  return reportFont;
  }

  /**
  * Loads the corresponding report font of a java font.
  *
  * @param javaFont the specified java font
  * @param the corresponding report font
  */
  protected static Font loadFont(Font javaFont) {
  Font reportFont = null;

  // do something...

  return reportFont;
  }

  /**
  * The font map(java font->report font).
  */
  private static HashMap fontMap = new HashMap();
  }

  Fragment 1中,由于装载一个java font所对应的report font开销较大,使用了缓存技术来避免这种开销。这是一种常见的提高性能的方式,而且在一般情况下运行良好。但是Fragment 1的设计与实现可能是不完备的,因为极有可能一个java font所对应的report font在系统启动之后发生变化,在这种变化发生之后,只有重启软件系统才能装载之,这常常是最终用户的抱怨之一。更可怕的是,类似的这种脏数据的存在还可能带来其它严重的、无法想象的后果。
  如何避免使用缓存技术所带来的脏数据问题呢?
  在设计、实现和测试时,应该清晰定义缓存数据的更新
  i. 不考虑缓存数据的更新,重启软件系统是一种必要的方式;
  ii. 不考虑缓存数据的更新,缓存数据不可能成为脏数据(但在软件系统中,往往“不可能”会在一次又一次的重构之后变为“可能”);
  iii. 考虑缓存数据的更新,当源数据变化时,实时更新缓存数据。

Fragment 2. Singleton模式的脏数据问题
  /**
  * A storage usage handler is used to query the storage usage of users.
  *
  * @version 1.0 9/9/2003
  * @author Bill
  */
  public class StorageUsageHandler {
  /**
  * Returns a StorageUsageHandler instance.
  *
  * @return the single StorageUsageHandler instance
  */
  public static StorageUsageHandler getStorageUsageHandler() {
  if(handler == null) {
  handler = new StorageUsageHandler();
  }

  return handler;
  }

  /**
  * Constructs a StorageUsageHandler instance.
  */
  private StorageUsageHandler() {
  users = Context.getAllUsers();
  }

  /**
  * Returns the storage sizes of all the users.
  *
  * @return the storage sizes
  */
  public long[] getSizes() {
  long sizes[] = new long[users.size()];

  for(int i = 0; i < users.size(); i++) {
  sizes[i] = getOneSize(users.get(i));
  }
  }

  /**
  * Returns the storage size of a user.
  *
  * @param user the specified user
  * @return the storage size
  */
  protected long getSize(User user) {
  // do something...

  return  0;
  }

  /**
  * The StorageUsageHandler singleton.
  */
  private static StorageUsageHandler handler;

  /**
  * The users.
  */
  private List users;
  }

  您看出了问题所在吗?
  Fragment 2中,由于没有必要次次实例化StorageUsageHandler而带来不必要的开销,采用了Singleton模式以保证StorageUsageHandler只被实例化一次。
  在实例化SotrageUsageHandler时,StorageUsageHandler的类成员users将被赋值。由于不存在任何对users重新赋值的方法,一直驻留在软件系统中的users将不会发生任何变化。在软件系统启动之后,增加、删除或修改用户的操作经常会发生,而一旦发生这类操作,users就成为了脏数据,Fragment 2将无法正常工作。
  如何避免使用Singleton模式所带来的脏数据问题呢?
  对于Singleton类的类成员:
  i. 对于与Singleton类外部无依赖关系的类成员,不存在这种问题;
  ii. 对于依赖于Singleton类外部的类成员,且该类成员不存在更新机制,最好是将其去掉,需要时从Singleton类外部直接获取;如果这种办法不可行,应提供机制以确保在使用该类成员之前,该类成员已经被更新过。

Fragment 3. 类使用的脏数据问题
  /**
  * A storage usage handler is used to query the storage usage of users.
  *
  * @version 1.0 9/9/2003
  * @author Bill
  */
  public class StorageUsageHandler implements AdminHandler {
  /**
  * Constructs a StorageUsageHandler instance.
  */
  private StorageUsageHandler() {
  users = Context.getAllUsers();
  }

  /**
  * Returns the storage sizes of all users.
  *
  * @return the storage sizes
  */
  public long[] getSizes() {
  long sizes[] = new long[users.size()];

  for(int i = 0; i < users.size(); i++) {
  sizes[i] = getOneSize(users.get(i));
  }
  }

  /**
  * Returns the storage size of a user.
  *
  * @param user the specified user
  * @return the storage size
  */
  protected long getSize(User user) {
  // do something...

  return  0;
  }

  /**
  * Displays the storage usage of users.
  *
  * @param req the http servlet request
  * @param res the http servlet response
  *
  * @throws IOException
  * @throws ServletException
  */
  public void process(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res)
  throws IOException, ServletException {

  res.setContentType("text/html");
  res.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
  res.setHeader("Pragma","no-cache");
  res.setDateHeader("Expires", 0);

  PrintWriter writer = new PrintWriter(res.getOutputStream());
  long sizes[] = getsizes();
  writer.println("Storage Usage");
  writer.println("

");

  for(int i = 0; i < sizes.length; i++) {
  writer.print("

");
  }

  writer.println("");
  writer.flush();
  writer.close();
  }

  /**
  * The users.
  */
  private List users;
  }

  /**
  * An admin servlet as a http servlet to process the admin http servlet
  * request and response.
  *
  * @version 1.0 9/9/2003
  * @author Bill
  */
  public class AdminServlet extends HttpServlet {
  /**
  * Initiates the configuration.
  *
  * @param config the servlet config
  *
  * @throws ServletException
  */
  private void initConfig(ServletConfig config) throws ServletException {
  // do something...

  handlerMap.put("__storage_Usage__", new StorageUsageHandler());
  }

  /**
  * Processes the http servlet request and response.
  *
  * @throws IOException
  * @throws ServletException
  */
  public void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res)
  throws IOException, ServletException {

  AdminHandler handler = handlerMap.get(req.getParameter("handler"));

  if(handler == null) {
  // do something...

  return;
  }

  handler.process(req, res);
  }

  /**
  * The admin handler map(handler name->handler).
  */
  private HashMap handlerMap = new HashMap();
  }

  您一定看出了问题所在吧!
  Fragment 3中,由于StorageUsageHandler并不遵循Singleton模式,尽管StorageUsageHandler的类成员users只能在实例化StorageUsageHandler时被赋值,但是在单线程模式下,只要保证每次所使用的StorageUsageHandler实例是新实例化的,基本上还是没有问题的。
  问题在于,在初始化AdminServlet的过程中,StorageUsageHandler被实例化并存储起来。此后,除非servlet container重新装载AdminServlet,否则将无法重新实例化StorageUsageHandler,也将无法更新StorageUsageHandler的类成员users。这样,在发生了增加、删除或修改用户的操作之后,users将成为脏数据。
  如何避免类使用所带来的脏数据问题呢?
  i. 对于与类外部无依赖关系的类成员,不存在这种问题;
  ii. 对于依赖于类外部的类成员,且该类成员不存在更新机制。最好是将其去掉,需要时从类外部直接获取;如果这种办法不可行,应提供机制以确保在使用该类成员之前,该类成员已经被更新过;如果这种办法还不可行,请清晰地说明类的使用方式,以防止不当的类使用发生。

小节
  以上用三个例子列举了三类常见的脏数据问题。事实上,Java程序中的脏数据问题存在形式非常多样,因而,在设计、实现、测试和重构过程中,紧记(Keep in mind)避免脏数据的存在是非常重要的,我们可以从系统、子系统、类和类成员等各个层次来检查Java程序。
  “只做好一件事”是对简单性的最佳诠释,这句话同样最好地诠释了软件系统在功能方面的正交性。然而,在面向对象软件开发过程中,仅仅在功能方面确保正交性是不够的,还应该在数据存储方面来尽量保证正交性。当然,考虑到性能等因素,在数据存储方面确保正交性比较困难,对于破坏此规则的数据存储,应提供机制以确保所使用数据的实时性。


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");
  writer.print(users.get(i) + ": " + sizes[i]);
  writer.println("