使toString()的创建自动化

核心提示：有经验的 java 开发人员都知道写好 toString 方法很重要，对可用人类理解的形式查看的对象进行记录和调试都相当轻易；当处理分布式应用程序时尤其是这样，使toString()的创建自动化，不幸的是，为许多类实现 toString 方法可能相当耗时 -- 尤其是对于那些具有许多属性的类，它可被插入客户的任何父类中

　　有经验的 java 开发人员都知道写好 toString 方法很重要。对可用人类理解的形式查看的对象进行记录和调试都相当轻易；当处理分布式应用程序时尤其是这样。不幸的是，为许多类实现 toString 方法可能相当耗时 -- 尤其是对于那些具有许多属性的类。因为 toString 的行为相当规则，所以最好使创建该方法的任务能够自动完成。本文提供的这个实用程序可以帮助您实现这一点，同时也减轻了您在开发时的负担。
　　
　　参与大项目的开发人员通常要花数个小时编写有用的 toString 方法。即便不为每个类都提供属于它们自己的 toString 方法，但每个数据容器都必须有自己的 toString 方法。让每个开发人员按他们自己的方法编写 toString 方法可能会造成混乱；每个开发人员无疑都会提出一种唯一的格式。结果，在调试过程中使用这样的输出将增添不必要的麻烦，而且也没有什么好处。因此，每个项目都应该为 toString 方法规定一种单一的格式，并使它们的创建自动化。
　　
　　使 toString 的创建自动化
　　我下面将演示一个实用程序，您可用它来实现 toString 的自动创建。这个工具会自动为指定的类生成一个规则的、强健的 toString 方法，几乎消除了用于开发该方法的时间。它还对 toString() 的格式进行集中治理。假如您更改了格式，则必须重新生成 toString 方法；但是，这仍然比手动更改成百上千个类要轻易得多。
　　
　　对生成的代码进行维护也很轻易。假如您在类中添加了更多的属性，则您也可能需要对 toString 方法作一些修改。因为 toString 方法是自动生成的，所以您只须再次对该类运行这个实用程序来完成更改。这比手动方法更简单，而且犯错误的可能性也较小。
　　
　　代码
　　本文无意解释 Reflection API；下面的代码假定您已理解 Reflection 的基本概念。要查看 Reflection API 的文档，您可以访问参考资源部分。实用程序的源代码如下所示：
　　
　　package fareed.publications.utilities;
　　import java.lang.reflect.*;
　　
　　public class ToStringGenerator
　　{
　　public static void main(String[] args)
　　{
　　if (args.length == 0)
　　{
　　System.out.PRintln("Provide the class name as the command line argument");
　　System.exit(0);
　　}
　　
　　try {
　　
　　Class targetClass = Class.forName(args[0]);
　　
　　if (!targetClass.isPrimitive() && targetClass != String.class)
　　{
　　Field fields[] = targetClass.getDeclaredFields();
　　
　　Class cSuper = targetClass.getSuperclass(); // 检索超类
　　
　　output("StringBuffer buffer = new StringBuffer(500);"); // 构造缓冲区
　　
　　if (cSuper != null && cSuper != Object
　　
　　for (int j = 0; j < fields.length; j++) {
　　output("buffer.append(\"" + fields[j].getName() + " = \");"); // 附加域名称
　　
　　if (fields[j].getType().isPrimitive() fields[j].getType() == String.class) // 检查基本数据类型或字符串类型
　　output("buffer.append(this." + fields[j].getName() + ");"); // 附加基本数据类型域的值
　　else
　　{
　　/* 它“不是”基本数据类型域，所以需要检查聚集对象的 NULL 值 */
　　output("if ( this." + fields[j].getName() + "!= null )" );
　　output("buffer.append(this." + fields[j].getName() + ".toString());");
　　output("else buffer.append(\"value is null\"); ");
　　} // else 结束
　　} // 循环结束
　　output("return buffer.toString();");
　　}
　　} catch (ClassNotFoundException e) {
　　System.out.println("Class not found in the class path");
　　System.exit(0);
　　}
　　}
　　
　　private static void output(String data)
　　{
　　System.out.println(data);
　　}
　　
　　}
　　
　　代码输出通道
　　代码的格式还取决于您的项目工具需求。某些开发人员可能喜欢将这些代码存入磁盘上用户定义的文件中。而另一些开发人员对 system.out 控制台就很满足，他们可以利用控制台手动将这些代码复制或嵌入实际的文件中。我将这些选择权留给您，本文只使用最简单的方法：system.out 语句。
　　
　　这种方法的局限性
　　这种方法有两个明显的局限性。第一个局限性是它不支持对象的循环包含。假如对象 A 包含对象 B 的一个引用，对象 B 又包含对象 A 的一个引用，则这个工具无法处理。但是，对于许多项目而言，这种情况很少出现。
　　
　　第二个局限性是添加或减少成员变量之后要求重新生成 toString 方法。因为不管用不用这个工具都需要完成这一步，所以这不是工具特有的问题。
　　
　　小结
　　在本文中，我说明了一个小型的自动实用程序，它可以真正提高开发人员的效率，就整个项目的工期而言，它起着很小但很重要的作用。
　　
　　补充技巧
　　这篇技巧发表以后，我收到读者关于改进这段代码的几点建议。在这部分补充内容中，我将说明如何根据这些建议以及我自己的见解改进这个实用程序。在参考资源部分可找到这些改进的源代码。
　　
　　改进 在最初的代码中，我没有处理包含对象和基本数据的数组类型；现在新代码可以处理数组数据。但是，这段代码只能处理一维数组，而不能处理多维数组。我现在还无法提供这个问题的一般解决方案，因为就我所知，Java 对数据类型的维数没有限制（只受可用内存的限制）。我欢迎您提供解决方案。
　　
　　改进 最初我建议将这个工具用于开发时环境，而不是运行时环境。答应这个工具在运行时运行很方便，但可能会占用更多的 CPU 周期。但是，对象转储/调试（toString() 的基本用途）通常是在开发时进行，而在生产环境中要将其关闭。在某些情况下，假如某些项目可能将 toString() 用于业务逻辑，则在生产环境中就可能不能关闭转储/调试。我建议您根据具体项目决定是否将其关闭。
　　
　　在开发这个实用程序之前，我已经想到了这种运行时灵活性。首先，我开发了一个单独的授权类，客户端的类用它来生成 toString()。这个类利用类似 return ToStringGenerator.generateToString(this) 的一个方法调用生成 toString，其中 this 指向客户端类的当前实例，这条语句放在 toString() 方法实现中。但这个方法失败了，因为 Reflection API 在运行时无法获取私有成员的值。因此这个类只能用于公用成员，这不是我所希望的。
　　
　　但后来 Sanscraint 先生指出，假如将这段代码放在同一个调用类的一个方法中，则同样的 Reflection API 代码就可以获取私有成员的值。因此，我修改了这个实用程序以便在运行时使用，另外，即使在目标类中新增或减少了任何属性，您也不必更新或编辑 toString() 方法。
　　
　　改进 最初我用 this 前缀来访问生成代码中的成员变量，但 Ye 先生指出，这段代码也可用于静态方法，甚至可用来输出静态成员。这样，更新后的代码现在既可处理类成员，也可处理实例成员。Ye 先生还指出一个错误（在此版本中已修正），这个错误导致为无属性的类生成毫无用处的代码。
　　
　　代码修改
　　在使这个实用程序可用于运行时以后，我不得不在每个类中复制/粘贴这些方法，因为新代码由多个方法组成，所以这变得很困难，我对此感到很沮丧。
　　
　　一种解决方案是创建一个接口/抽象基类，这至少解决了方法签名问题，但仍然需要进行复制/粘贴。抽象基类还使客户类无法从另一个类继续出。
　　
　　但是，内部类可以访问父类的私有成员，这样在内部类的方法中运行的 Reflection 代码也可以获取私有值。因此我决定将这个实用程序改为内部类，它可被插入客户的任何父类中。我还提供了 ToStringGeneratorExample.java，它将 ToStringGenerator.java 用作内部类来实现 toString() 方法。