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高级程序设计 · 第9周

工程架构：从"写代码"到"造系统"

CLI + MVC + Command模式实战

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📌 本周导航

• 痛点引入：脚本的宿命
• CLI vs GUI：为什么选命令行？
• MVC分层：职责分离的艺术
• Command模式：可扩展的路由
• Maven模板：工程化第一步
• 代码落地：从接口到实现
• 架构反思：共享数据的隐患
• 实践任务 + 课后作业

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1️⃣ 痛点引入：从脚本到工程的鸿沟

这是一段“意大利面”爬虫

public class Crawler {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("请输入URL: ");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String url = scanner.nextLine();
        List titles = new ArrayList();
        try {
            Document doc = Jsoup.connect(url).get();
            Elements elements = doc.select(".post-title");
            for (Element e : elements) {
                String title = e.text();
                System.out.println("标题: " + title);
                titles.add(title);
            }
        } catch (Exception ex) {
            System.out.println("出错啦: " + ex.getMessage());
        }
    }
}

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脚本的三大痛点

需求	需要改哪里？
保存标题到文件	改 main 内部逻辑
支持不同网站结构	全部重写解析代码
彩色输出	一个一个改 print

😫 牵一发而动全身 → 改起来疼

本周目标：让代码“改起来不疼”

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2️⃣ CLI vs GUI：架构选择的思考

图形界面 vs 命令行

维度	GUI (JavaFX)	CLI (命令行)
学习重心	布局、控件、事件	架构、分层、路由
后端能力	弱	模拟真实服务器
工程思维	弱（关注视觉）	强（关注逻辑）
可测试性	难	易

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核心观点

CLI 更需要 MVC！

• GUI 有现成事件系统，框架强塞给你一套架构
• CLI 只有字符流 → 没有架构，分分钟写成脚本

🎯 当外部约束消失，内部的工程纪律才真正开始建立

CLI 也能很酷

• ANSI 彩色输出
• 表格展示数据
• 模拟大数据/后端开发

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3️⃣ MVC 分层设计

MVC 的起源与演进

年代	场景	MVC的角色
1970s	Smalltalk-72 GUI	最早的用户界面架构
1990s	Web开发 (Struts)	后端模板引擎
2000s	ASP.NET MVC	现代Web框架
2020s	CLI + API	解耦业务逻辑与表现层

核心不变：职责分离

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MVC 三层职责

!

┌─────────────────────────────────────────┐
│                 入口                     │
│            (main方法)                    │
└─────────────────┬───────────────────────┘
                  ▼
┌─────────────────────────────────────────┐
│              Controller                 │
│  只管"派给谁"，不管"怎么做"              │
└─────────┬───────────────┬───────────────┘
          ▼               ▼
┌─────────────────┐   ┌─────────────────┐
│     Model       │   │      View       │
│  管"数据"       │   │  管"呈现"       │
│  + 业务逻辑     │   │  + 输入输出     │
└─────────────────┘   └─────────────────┘

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三层“禁止做什么”

层级	禁止行为
Model	不能有 System.out.println，不能有 Scanner
View	不能写爬虫逻辑，只做“传声筒”
Controller	不能直接写业务细节，委托给 Command

🔴 越权就是架构腐败的开始

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🍽️ 餐厅类比（帮助理解）

• Model = 后厨：只管做菜，不管谁来吃、怎么端
• View = 服务员：只管端菜和收钱，不管菜怎么做
• Controller = 前台：接单 → 派给后厨 → 叫服务员上菜

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🤔 对类比的批判性思考（关键！）

任何类比都有边界，不要当成真理

场景	暴露的问题
客人有忌口（不吃香菜）	信息需要传到后厨 → Model 可能需要知道 meta 信息
服务员反馈“今天的菜咸了”	View → Model 反向影响
后厨做完菜通知前台	观察者模式，数据流可能是双向的

本课程简化模型：请求-响应，单向流

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MVC 数据流向（本课程简化版）

CLI用户输入
    ↓
View（解析命令字符串）
    ↓
Controller（找到对应Command）
    ↓
Command.execute()（执行业务逻辑）
    ↓
Model（Article数据，暂存于List）
    ↓
View（display()展示数据）
    ↓
CLI终端显示

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4️⃣ Command 模式：可扩展的命令路由

为什么需要 Command 模式？

switch (cmd) {
    case "crawl": handleCrawl(); break;
    case "help": showHelp(); break;
    // 如果要增加 list 命令？
    // 1. 加 case "list"
    // 2. 加 handleList() 方法
    // 3. 可能还要改其他地方...
}

每加一个功能，就要在这个类里戳一个洞 → 肥控制器陷阱

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Command 模式的四个要素

要素	角色	示例
Command接口	抽象的“订单”	Command
ConcreteCommand	具体的订单	HelpCommand
Invoker	接单的前台	CrawlerController
Receiver	执行者	ConsoleView、ArticleRepository

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Command 接口定义

package com.crawler.command;

import com.crawler.model.Article;
import java.util.List;

public interface Command {
    String getName();
    void execute(String[] args, List<Article> articles);
}

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Controller 的变革：从 switch 到 Map

public class CrawlerController {
    private Map<String, Command> commands = new HashMap<>();

    public CrawlerController(ConsoleView view, List<Article> articles) {
        commands.put("help", new HelpCommand(view));
        commands.put("list", new ListCommand(view));
        commands.put("crawl", new CrawlCommand(view));
        commands.put("exit", new ExitCommand(view));
    }

    public void handle(String input) {
        // 解析命令 → 从 Map 取 Command → 调用 execute
    }
}

增加新命令：只需新建类，Controller 零改动！

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对比：switch-case vs Command

维度	switch-case	Command模式
增加命令	要改 Controller	新建一个类
多态体验	无	execute() 多态
可测试性	难	每个 Command 单独测试
代码量	少	多，但更清晰

🏨 类比：酒店客房服务，前台只负责派单

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5️⃣ Maven 模板与环境（5分钟）

直接使用模板，不折腾配置

my-crawler-template.zip
    ↓ 解压 + IDEA打开
    ↓ 右键 pom.xml → Maven → Reload Project
    ↓ 运行 App.java

标准目录结构

src/main/java/com/crawler/
├── model/Article.java
├── view/ConsoleView.java
├── command/
│   ├── Command.java
│   ├── CrawlCommand.java
│   ├── HelpCommand.java
│   ├── ListCommand.java
│   └── ExitCommand.java
└── controller/CrawlerController.java

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6️⃣ 代码落地（分步实现）

Model：Article 实体

public class Article {
    private String title;
    private String url;
    private String content;
    // 构造器、getter/setter、toString
}

📦 只存放数据，没有任何输入输出代码

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View：ConsoleView（ANSI常量集中管理）

public class ConsoleView {
    private static final String ANSI_GREEN = "\033[32m";
    private static final String ANSI_RED   = "\033[31m";
    // ... 其他常量

    public void printSuccess(String msg) {
        System.out.println(ANSI_GREEN + msg + ANSI_RESET);
    }
    public void printError(String msg) { ... }
    public void display(List<Article> articles) { ... }
}

✨ 所有颜色码集中定义 → 改主题只需改一处

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Command 实现示例（HelpCommand）

public class HelpCommand implements Command {
    private ConsoleView view;
    public HelpCommand(ConsoleView v) { this.view = v; }
    public String getName() { return "help"; }
    public void execute(String[] args, List<Article> articles) {
        view.printInfo("Commands: crawl <url>, list, help, exit");
    }
}

⚠️ 全部输出通过 view，绝不让 System.out 直接出现在这里

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CrawlCommand（存根，下周填坑）

public class CrawlCommand implements Command {
    private ConsoleView view;
    public CrawlCommand(ConsoleView v) { this.view = v; }
    public String getName() { return "crawl"; }
    public void execute(String[] args, List<Article> articles) {
        if (args.length < 2) {
            view.printError("Usage: crawl <url>");
            return;
        }
        view.printInfo("Stub: Would crawl " + args[1]);
    }
}

🔍 找茬点：这里拼接字符串算是“业务逻辑”吗？留给大家用 AI 审计。

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ExitCommand

public class ExitCommand implements Command {
    private ConsoleView view;
    public ExitCommand(ConsoleView v) { this.view = v; }
    public String getName() { return "exit"; }
    public void execute(String[] args, List<Article> articles) {
        view.printSuccess("Bye!");
        System.exit(0);
    }
}

✅ 所有输出都通过 View → 将来改 GUI 只需换 View 实现

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Controller + main 组装

// Controller 中持有 Map<String,Command>
// App.java 中：
ConsoleView view = new ConsoleView();
List<Article> articles = new ArrayList<>();
CrawlerController controller = new CrawlerController(view, articles);
view.printSuccess("Welcome to CLI Crawler!");
while (true) {
    controller.handle(view.readLine());
}

🔁 完成交互循环

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7️⃣ 架构反思：共享 List

的隐患

当前问题

• 所有 Command 都直接拿到 List<Article> 引用
• 任何一个命令都可以随意增、删、改列表
• 数据完全“裸奔”

🚨 就像酒店所有员工都能进保险箱

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提问

• 如果 CrawlCommand 不小心把 null 塞进列表，ListCommand 会怎样？
• 如果我们要在添加文章时写日志，现在的设计能优雅实现吗？

预告解决方案（W10）

• 策略模式 + 仓库层（ArticleRepository）
• 封装 List，对外只暴露 add()、getAll() 等安全接口

W9 搭骨架，W10 装上盔甲

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8️⃣ 实践任务（现场5分钟）

必做项

1. 使用 Maven 模板创建项目
2. 实现完整包结构（model/view/command/controller）
3. 实现 4 个 Command：help / list / crawl / exit
4. list 能展示已抓取的文章（目前存根即可）
5. 运行并测试循环

额外加分：代码找茬

• 检查是否仍有 System.out 直接调用
• 检查 ANSI 码是否硬编码在多个地方

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验收标准

• Maven 编译通过
• Command 接口和 4 个实现在不同文件
• Controller 里没有 switch-case
• 新增命令只需新建类，不改 Controller
• list 能正确显示空列表
• 所有输出均通过 ConsoleView
• ANSI 颜色码集中定义为常量

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9️⃣ 课后作业

必做

1. 完善 Article：增加 author、publishDate 字段
2. ★ HistoryCommand：记录用户输入过的所有命令（用 List<String>）
3. AI 架构审计：将类名发给 AI，指令：

   “作为Java架构审计师，请检查我的MVC三层划分是否存在越权行为？”

选做

• 命令别名（c 代替 crawl）
• URL 格式验证
• 暗色主题（修改一处常量）
• 思考题：分析 List<Article> 共享引用的风险（200字小结）

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🤖 AI 协同升级

架构审计师任务（必做）

步骤：

1. 列出所有类名（不含方法实现）
2. 发给 AI
3. 指令：“检查 MVC 分层是否清晰，是否有越权行为”

进阶探究（选做）

“假设我的 Command 接口中 execute 方法接收了一个 List<Article> 参数，请分析这种设计在工程上有什么隐患，并给出重构建议。”

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📚 总结与过渡

本周成果

• ✅ 工程化包结构
• ✅ MVC 分层清晰
• ✅ Command 模式实现可扩展路由
• ✅ 所有输出走 View，常量集中管理

下周预告

• 策略模式：封装爬取算法
• 仓库层（Repository）：武装 List<Article>，解决共享隐患

🚀 从“写代码”到“造系统”，踏出坚实第一步！

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Q&A

常见问题

问题	解答
IDEA 不识别 pom.xml	右键 → Maven → Reload Project
中文乱码	Settings → File Encodings → UTF-8
输出颜色乱码	Windows 建议使用 Windows Terminal
我的 System.out 被批评	View 才是唯一输出出口

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谢谢！

课件已上传，模板在课程群

保持工程洁癖，下周见！