面向对象的编程-Application 39

Previously on OOP:

Observable and Observer Interfaces are to be used in pairs. Their functionality is to realize communication decoupling. Therefore, the communication among MVC components of a GUI can be decoupled using these Interfaces.

Stream是一种用pipe-lining来批量处理数据的方法。I/O Stream，顾名思义，是Stream的一种，用来处理从文件或者其他地方的输入和输出。在读取文件的时候，我们既可以按照字节来读，又可以一行一行地读取。如何在读到的一行中提取我们需要的字段呢？有以下几种方式：

（1）数字符的个数来划分字段。比如：20181128，前面4个字符是年份，后面两个字符是月份，最后两个字符是日子。

（2）按照文件中固有的分隔符来划分字段。比如：2018-11，按照短横线分割成前后两个部分，前面的是年份，后面的是月份。

（3）使用regular expression，这是一种用符号语言，可以告诉编译器字符串的结构是怎样的。比如：2018/11/28，写成regular expression可以是“%4d / %2d / %2d”，编译器在读取的时候，会把第一个斜线前面的四位整形数据作为年份，第二个前面的两位整形数据作为月份，最后两位整形数据作为日子。

在本文中，本黄鸭会举一些regular expression运用在Stream中的例子。需要读取的文件如下：

空格可以看做是两个字段的分隔符，前面是学生的名字，后面是学生的成绩。这和前文中出现过的例子基本是一模一样的，只是分隔符从横线变成了空格。

在Student类中，有两个attributes，分别存放从文件中读取到的两个字段。构造函数的任务在创建实例的时候给两个attributes赋值。Methods的前两个是getters，第三个是toString()函数。

另外，还有一个methods是newStudent()。因为在使用split(“”)函数把读到的文件的一行按照空格字符划分成前后两个字段的时候，会把拆分后的字段存放在String类型的数组中。那么，我们在创建实例的时候，就不能调用前一段代码的构造函数，而应该再编写一个接收String类型数组为参数的构造函数，或者调用newStudent()方法。

在newStudent()方法中，数组的第号元素是学生的名字，是字符串类型的，所以可以直接使用。而数组的第1号元素是学生的成绩，应该是double类型的，所以需要类型转换之后才能使用。最后，调用了Student类的构造函数，创建实例，并返回。

总之，如果在读取文件的时候使用split(“”)函数，那么肯定会调用到newStudent()方法。

这是StudentCollection类的main函数。先用readMarksStream()，readMarks()，或者readMarksStreamRE()来读取“marks.txt”文件，读到Collection类型的数据结构中。

然后，用FileWriter把该数据结构写到输出文件中去，结果如下：

从这个结果中，我们可以看出，student的内层数据结构，即Student，肯定是调用了重载后的toString()函数。外层数据结构，即Collection，先被类型转化到Array，然后调用了Array类中的toString()函数。

在以上两个过程中，可能会出现的run-time Exception可能有：

（1）IOException：读写文件时会出现，比如文件打不开，等等。

（2）NumberFormatException：调用readMarksStream()，readMarks()，或者readMarksStreamRE()时，把第二个字段从String转化为double类型可能会出现。

Solution 1

readMarksStream()是第一个能读写“marks.txt”文件的函数，做法和前文的例子完全相同。用BufferedReader把文件打开，然后按照行读取，并且转化为Stream。接着，用split(" ")函数把每一行按照空格拆开，分成前后两个字段，储存在String类型的数组里，此时Stream的类型是Stream。再调用Student类的newStudent()函数创建Student类型的实例，此时类型变为Stream。最后把Stream的元素收集在List中，并返回。

如果没有编写newStudent()函数，还可以：

（1）在Student类中，编写一个接收String[]类型的参数的构造函数。

（2）结合forEach和非Stream的方法，如下所示：

Solution 2

第二种做法是非Stream的做法。先声明三个local variable，分别是用于打开文件的BufferedReader，存放返回值的LinkedList，还有存放文件每行字符串的String。

接下来使用while循环来按行读取文件，这里需要纠结一小下：try-catch block应该放在while循环结构里面还是外面。如果放在里面，那么当某一次循环出现Exception的时候，会执行catch block，循环不会退出；相比之下，放在外面的时候，会执行catch block，并且退出循环结构。为了能尽可能读取到更多的数据，我们选择外层是while循环，内层是try-catch block。

当分割出来的第二个字段不是double类型的分数之时，会出现NumberFormatException，进入catch block。如果没有Exception，那么就创建Student类型的实例，并且加入到存放返回值的LinkedList中。

Solution 3

第三种做法是本文的重点，regular expression。Pattern中编写的是regular expression，即用符号语言表示的字符串的格式。本段代码中的Pattern非常复杂，我们可以选用简单一些的，比如“(*)\s(*)”。

第二个是Matcher，存放的是与Pattern格式比对过的字符串。Matcher实例的创建不是调用Matcher类的构造函数，而是调用Pattern中的matcher()函数，看字符串是否和Pattern相符。如果文件中的每一行都符合Pattern，那么皆大欢喜，否则就使用find()函数找出符合Pattern的最长的子字符串。

每一组定义在Pattern中的括号，就是一个capture group，另外，第零号capture group是整个Pattern。所以第一个capture group是学生姓名，第二个是分数。

最后，创建Student的实例，收集在List中，并且返回。

Solution 4

最后一种方法综合了Stream和Scanner。所谓Scanner，可以看做是一个parser，翻译成中文可以是转换器。它能靠regular expression / split()函数来读取primitive type和String。在代码编写方面，和Iterator比较相似，使用hasNext() and next()来判定有没有下一个元素，以及移动到下一个元素的位置上去。

在本段代码中，Scanner使用useDelimiter()把每行字符串拆分成两个字段，而不是regular expression。那么，使用regular expression应该怎么编写呢？这是本黄鸭留给各位宝宝们的思考题。

欢迎使用本黄鸭编写的小程序~

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