楊蘭

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西寶雞721013）

在當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中比較常用的編程語(yǔ)言就是JAVA。JAVA編程語(yǔ)言也是一種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，是具備開發(fā)價(jià)值的源代碼，可以靈活應(yīng)用在各種操作平臺(tái)中[1-2]。雖然在市場(chǎng)中存在不少的編程語(yǔ)言，但是JAVA卻占據(jù)一定的市場(chǎng)份額，也是程序員比較喜愛(ài)的一種編程語(yǔ)言。想要將JAVA編程語(yǔ)言靈活應(yīng)用在實(shí)際的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中，需要對(duì)其基本性質(zhì)和特點(diǎn)進(jìn)行全面認(rèn)識(shí)，繼而為實(shí)際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

1 JAVA編程語(yǔ)言

1.1 JAVA編程語(yǔ)言產(chǎn)生

JAVA編程語(yǔ)言是以C++語(yǔ)言為基礎(chǔ)得到發(fā)展的，市場(chǎng)價(jià)值較大[3]。當(dāng)前在手機(jī)游戲軟件開發(fā)中所應(yīng)用的操作系統(tǒng)基本上都是Android系統(tǒng)，但是JAVA仍然占據(jù)一定的比例[4]。程序員在開發(fā)軟件的過(guò)程中，JAVA仍然是他們的首選語(yǔ)言，這和JAVA語(yǔ)言自身所具備的優(yōu)越性密切相關(guān)。JAVA語(yǔ)言雖然具備特定的生命周期，但是其優(yōu)越性和實(shí)用性價(jià)值仍然不可被忽略。

1.2 JAVA編程語(yǔ)言特點(diǎn)

1.2.1 簡(jiǎn)單可操作性

在實(shí)際編程的過(guò)程中應(yīng)用JAVA編程語(yǔ)言，可以減少語(yǔ)言的復(fù)雜性，對(duì)于多級(jí)別繼承、自動(dòng)性強(qiáng)制性措施都進(jìn)行省略，這樣就會(huì)使編程大大的簡(jiǎn)化，用起來(lái)更加簡(jiǎn)單，進(jìn)而提高編程語(yǔ)言的效率[5]。除此特點(diǎn)，JAVA語(yǔ)言還使內(nèi)存空間得到有效擴(kuò)大，增加了計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的可靠性。

1.2.2 平臺(tái)獨(dú)立性

JAVA語(yǔ)言的主要指導(dǎo)思想為“JAVA虛擬性”[6-7]。首先需要編譯為中間碼，其次裝載和校驗(yàn)，最后在編譯為機(jī)器碼，最后執(zhí)行。整個(gè)過(guò)程中有效的屏蔽掉了平臺(tái)環(huán)境所具備的具體特點(diǎn)。

1.2.3 面向?qū)ο筇攸c(diǎn)

面向?qū)ο笫且环N比較新型的編程理念，也是最近幾年在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)領(lǐng)域所出現(xiàn)的程序設(shè)計(jì)理念[8]。主要是把客觀的元素進(jìn)行分類，再封裝參數(shù)，采用成員變量等相關(guān)的方式對(duì)元素的性質(zhì)和狀態(tài)進(jìn)行描述，最終采用相應(yīng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的功能。

2 JAVA編程語(yǔ)言的實(shí)際應(yīng)用——以游戲機(jī)器人平臺(tái)JAVA語(yǔ)言圖形編程工具設(shè)計(jì)為例

2.1 JAVA圖形軟件設(shè)計(jì)背景論述

圖形編程工具設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)開發(fā)過(guò)程中的具體內(nèi)容[9-10]。當(dāng)前青少年廣泛沉迷于游戲，為了緩解這一現(xiàn)狀，開發(fā)出游戲機(jī)器人，讓其代替自己玩游戲。玩家首先需要對(duì)自己所玩的游戲機(jī)器人進(jìn)行編程，然后根據(jù)具體的游戲結(jié)果來(lái)修改自己的程序。青少年對(duì)于這種語(yǔ)言編程并不熟悉，為了解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)出JAVA圖形編程工具，使編程簡(jiǎn)化。比如下文的基本條件判斷語(yǔ)句：

使用圖1的圖形表示框來(lái)表示這個(gè)過(guò)程，只需要簡(jiǎn)單的填寫就行，當(dāng)然想要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的需要設(shè)計(jì)圖形編輯語(yǔ)言和相應(yīng)的編譯工具。

本次以該圖形編程工具軟件為例，展開詳細(xì)分析。

2.2 JAVA圖形軟件總體設(shè)計(jì)流程

2.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以Eclipse為平臺(tái)，而此平臺(tái)就是以JAVA為基礎(chǔ)的框架和服務(wù)。

圖1 基本條件語(yǔ)句

圖形編輯工具需要由代碼轉(zhuǎn)換器、編譯器和圖形變換器等3個(gè)基本的模塊構(gòu)成[11]。圖形化的編程方法由圖形編輯器進(jìn)行提供，后臺(tái)的模型會(huì)存儲(chǔ)和記錄程序的全部信息。代碼轉(zhuǎn)換器則是把圖形編輯器收集到的信息進(jìn)行翻譯和轉(zhuǎn)換，使其符合JAVA的語(yǔ)言規(guī)范。編譯器是對(duì)代碼轉(zhuǎn)換器所生成的文本代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換，軟件框架如圖2所示。

圖2 軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 圖形編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)

圖形編程語(yǔ)言采用元建模機(jī)制，在對(duì)JAVA語(yǔ)言進(jìn)行參考的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，主要目的使用來(lái)描述比較抽象的語(yǔ)義和語(yǔ)法。實(shí)現(xiàn)抽象語(yǔ)法和具體語(yǔ)法（圖形符號(hào)和語(yǔ)音元素）區(qū)分開來(lái)。抽象語(yǔ)法的擴(kuò)充也就是具體的語(yǔ)法過(guò)程，把元模型中的各個(gè)基本的元素以及關(guān)聯(lián)約束，以特定的圖形符號(hào)映射出來(lái)[12]。

1）抽象語(yǔ)法的定義

元模型所規(guī)定的是語(yǔ)言的元素之間的各種構(gòu)造關(guān)系[13]。圖3中所顯示的是圖形語(yǔ)言中出現(xiàn)的基本元素，根據(jù)圖3看出if else和segment之間都存在著聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系。

圖3 元模型結(jié)構(gòu)示意圖

圖形語(yǔ)言中的元素不僅具有以上一點(diǎn)，還對(duì)loop，ldentifier modifiner type等語(yǔ)言元素進(jìn)行定義。

2）語(yǔ)義定義

元模型借助于自然語(yǔ)言來(lái)對(duì)圖形語(yǔ)言進(jìn)行定義，并且說(shuō)明原因元素之間關(guān)系的實(shí)際含義是什么[14]。本設(shè)計(jì)應(yīng)用if else語(yǔ)句，所以需要對(duì)相關(guān)屬性進(jìn)行定義，Segment為語(yǔ)句塊（如圖3所示）。

2.3 JAVA圖形編輯器設(shè)計(jì)

圖形編輯器的設(shè)計(jì)是以MVC構(gòu)架模式為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序控制層、表現(xiàn)層和數(shù)據(jù)層的有效分析，從而使三者獨(dú)立演化。模型是對(duì)軟件處理應(yīng)用問(wèn)題的一種內(nèi)在抽象。使應(yīng)用問(wèn)題的核心數(shù)據(jù)、處理過(guò)程和邏輯關(guān)系等被封裝。

2.3.1 設(shè)計(jì)視圖

用戶想要實(shí)現(xiàn)圖形方式的變成，必須要依賴相應(yīng)的圖形符號(hào)，這就需要把語(yǔ)言元模型中的元素轉(zhuǎn)化和映射為特定的圖形符號(hào)。在圖3中可以發(fā)現(xiàn)segment元素，需要把它映射為圖4類型的普通矩形。而圖3中的if else需要映射為圖5復(fù)雜圖形。

圖4 segment元素映射圖形

圖5 if else映射圖形

視圖的圖形類還需要涉及到圖形編輯的相關(guān)問(wèn)題，比如導(dǎo)航連接線、組合分離和尺寸的修改等[15]。圖5中的映射圖形在本次設(shè)計(jì)中的實(shí)際界面應(yīng)用情況如圖6所示，在if else所對(duì)應(yīng)的視圖上方矩形中出現(xiàn)了兩個(gè)箭頭相互連接的賦值語(yǔ)句圖形符號(hào)，說(shuō)明箭頭末端的語(yǔ)句需要先進(jìn)行執(zhí)行。

2.3.2 設(shè)計(jì)模型

每個(gè)視圖圖形在編輯器的后臺(tái)需要?jiǎng)?chuàng)立相對(duì)應(yīng)的模型，使視圖圖像的相關(guān)代碼信息得到保存。編輯器創(chuàng)建的模型實(shí)際上就是元模型當(dāng)中含有的那些基本元素的對(duì)象。模型設(shè)計(jì)的工作就是對(duì)元模型中基本元素和各個(gè)元素之間的關(guān)聯(lián)約束進(jìn)行編碼。在圖6中可以發(fā)現(xiàn)if else條件語(yǔ)句所對(duì)應(yīng)的后臺(tái)模型正是條件變量值“2+2＞3”。

圖6 實(shí)際操作示意圖

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中可以在元模型中加入相應(yīng)的管理監(jiān)聽器機(jī)制，這樣可以使客戶程序吊桶模型對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)內(nèi)部值的修改時(shí)，模型對(duì)象將會(huì)按照相應(yīng)的規(guī)則和變化來(lái)做出相應(yīng)的反應(yīng)，并且會(huì)把這個(gè)反應(yīng)反送給向?qū)?yīng)的監(jiān)聽器。監(jiān)聽器再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)信息做出反應(yīng)動(dòng)作。圖7中是采用屬性編輯器對(duì)條件語(yǔ)句的判斷條件修訂之后，對(duì)應(yīng)模型所修訂的結(jié)果值“（1+2）≥3”。而安裝的管理監(jiān)聽器機(jī)制內(nèi)部也發(fā)生修改條件變量的“set”，而且把修改前后的新值和舊值都發(fā)送到監(jiān)聽器中。

圖7 修訂結(jié)果值

2.3.3 控制器設(shè)計(jì)

1）對(duì)模型對(duì)象進(jìn)行監(jiān)聽

控制器是試圖和模型的協(xié)調(diào)工作，每個(gè)控制器都能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)聽器接口，而且還可以以監(jiān)聽器的形式駐留在對(duì)應(yīng)的模型對(duì)象內(nèi)部。如果模型對(duì)象通知數(shù)據(jù)發(fā)生相應(yīng)的變化之后，控制器會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)變化的形式來(lái)創(chuàng)建新的視圖或者根據(jù)對(duì)應(yīng)視圖來(lái)選擇連接、尺寸和位置等，從而使對(duì)應(yīng)視圖和模型整體上保持最高的一致性。

根據(jù)圖7中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，如果用戶按下了屬性編輯器中的“finish”按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)條件語(yǔ)句的修改確定之后，后臺(tái)模型中的對(duì)象就會(huì)將這種變化通知給相對(duì)應(yīng)的控制器。之后，控制器就會(huì)把條件語(yǔ)句中所對(duì)應(yīng)的視圖條件字串進(jìn)行修改，將其改為“（1+2）≧3”。

2）接受編輯，反饋結(jié)果

我們?yōu)閳D6的控制器配備了編輯策略類控制器功能，此種策略類的控制器會(huì)根據(jù)用戶的實(shí)際需求而生成刪除條件語(yǔ)句的相應(yīng)命令類對(duì)象，即“delete comand”。當(dāng)用戶選擇了條件語(yǔ)句并且按下delete按鍵之后，該條件語(yǔ)句控制器中的component policy對(duì)象就會(huì)生成對(duì)應(yīng)的刪除對(duì)象，最后再生成后臺(tái)模型對(duì)象。在通知相關(guān)的控制器之后，編輯器的前臺(tái)就會(huì)對(duì)視圖進(jìn)行刷新。

2.4 設(shè)計(jì)代碼轉(zhuǎn)換器

代碼轉(zhuǎn)換器需要使用對(duì)應(yīng)的翻譯軟件自動(dòng)生成符合JAVA編程語(yǔ)言規(guī)范的文本代碼。翻譯部件需要以代碼模板機(jī)制為基礎(chǔ)進(jìn)而落實(shí)翻譯功能。此機(jī)制一般會(huì)把文本代碼的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的劃分，將其分為變化較快的局部細(xì)節(jié)和較穩(wěn)定的主體框架。

實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中需要為各個(gè)元素配備相應(yīng)的翻譯部件。翻譯結(jié)束之后元素實(shí)例也會(huì)轉(zhuǎn)化為實(shí)例等價(jià)的JAVA代碼字符串。代碼模板機(jī)制具體體現(xiàn)在翻譯部件需要按照事先設(shè)定好的順序、形式和位置向緩沖變量寫入文本代碼。圖5中的條件語(yǔ)句，可以將其翻譯為JAVA代碼，如下：

2.5 試用結(jié)果分析

本次以JAVA編程語(yǔ)言為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的圖形編程工具，被集成應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室開發(fā)游戲機(jī)器人平臺(tái)當(dāng)中，將其當(dāng)做圖形變成游戲的必要手段。根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果，如表1所示。

表1 常規(guī)和JAVA語(yǔ)言圖形編輯器使用效果對(duì)比

本次以JAVA編程語(yǔ)言程序?yàn)榛A(chǔ)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的圖像編輯軟件，從而設(shè)計(jì)相應(yīng)的游戲機(jī)器人，這是JAVA編程語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)中應(yīng)用的具體表現(xiàn)。通過(guò)具體的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)JAVA編程語(yǔ)言在圖像編程工具設(shè)計(jì)方面具備以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）更加形象，理解難度降低，幫助軟件開發(fā)者更好的理清思路；2）不需要掌握高難度的編程方法和知識(shí)；3）使軟件開發(fā)者能夠更好的理解抽象性問(wèn)題，使程序設(shè)計(jì)的效率得到有效提高。

3 結(jié)論

進(jìn)入到21世紀(jì)之后，人們的確已經(jīng)邁入到信息化發(fā)展時(shí)代，計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為人們生活和工作中離不開的重要工具。JAVA編程語(yǔ)言自身具有簡(jiǎn)潔性、建議性和泛用性等優(yōu)點(diǎn)，使傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的缺點(diǎn)得到有效改善，也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)過(guò)程中無(wú)法被取代的重要技術(shù)。本次通過(guò)JAVA編程語(yǔ)言在游戲機(jī)器人平臺(tái)圖形編程中的實(shí)際應(yīng)用為例，分析JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用方法和特點(diǎn)。

[1]周寶亮，王敏.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（3）：61-62.

[2]葉紅美.計(jì)算機(jī)軟件Java編程特點(diǎn)及其技術(shù)分析[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2017（2）：13-14，39.

[3]謝會(huì)娜.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（1）：62.

[4]惲健.基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)的Java編程語(yǔ)言探究[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2016（16）：26-27.

[5]申屠越洋.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（15）：70.

[6]宋秀琴，侯殿坤.JAVA編程語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（6）：80.

[7]蔡麗.基于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的JAVA編程語(yǔ)言分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2016（11）：220.

[8]楊靖.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2016（5）：80-81.

[9]劉群娣.基于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)JAVA編程語(yǔ)言分析[J].信息與電腦（理論版），2015（22）：60-61.

[10]趙相宇.以計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)為基礎(chǔ)探討JAVA編程語(yǔ)言[J].通訊世界，2015（14）：221.

[11]劉芳.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用價(jià)值[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（13）：253.

[12]雷桂平.計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中JAVA編程語(yǔ)言的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014（23）：68，70.

[13]田智.基于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的JAVA編程語(yǔ)言分析[J].硅谷，2014，（19）：59，37.

[14]王晶晶.基于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的JAVA編程語(yǔ)言分析[J].河南科技，2013（2）：17，134.

[15]李福坤.基于Java的多用戶電子商務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)[D].吉林：吉林大學(xué)，2010.