第二十章　開發Delphi對象式數據管理功能

　　面向對象技術是九十年代的主流技術，各類應用軟件如果以面向對象的方法構造并且滲透面向對象的風格將使軟件具有更高的品質。在面向對象程序設計中，對象式數據管理占有很重要的地位。在Delphi中，對對象式數據管理的支持方式是其一大特色。

　　Delphi是一個面向對象的可視化設計與面向對象的語言相結合的集成開發環境。Delphi的核心是部件。部件是對象的一種。Delphi應用程序完全是由部件來構造的，因此開發高性能的Delphi應用程序必然會涉及對象式數據管理技術。

　　對象式數據管理包括兩方面的內容：

　　● 用對象來管理數據

　　● 對各類數據對象(包括對象和部件)的管理

　　Delphi在這兩方面都做的相當出色。在Delphi的早期版本Turbo Pascal 中就曾有流(Stream)、群(Collection)和資源(Resource)等專門用于對象式數據管理的類。在Delphi中，這些功能得到了大大的加強。Delphi將對象式數據管理類歸結為Stream對象(Stream)和Filer對象(Filer)，并將它們應用于可視部件類庫(VCL)的方方面面。它們不僅提供了在內存、外存和Windows資源中管理對象的功能，還提供了在數據庫BLOB字段中對象的功能。

　　在本章中將介紹Stream對象和Filer對象的實現原理、應用方法以及在超媒體系統中的應用。這對于運用Delphi 開發高級應用是很重要的。

　　20.1 流式對象的實現原理和應用

　　Stream對象，又稱流式對象，是TStream、THandleStream、TFileStream、TMemoryStream、TResourceStream和TBlobStream等的統稱。它們分別代表了在各種媒介上存儲數據的能力，它們將各種數據類型(包括對象和部件) 在內存、外存和數據庫字段中的管理操作抽象為對象方法，并且充分利用了面向對象技術的優點，應用程序可以相當容易地在各種Stream對象中拷貝數據。

　　下面介紹各種對象的數據和方法及使用方法。

　　20.1.1 TStream對象

　　TStream對象是能在各種媒介中存儲二進制數據的對象的抽象對象。從TStream 對象繼承的對象用于在內存、Windows資源文件、磁盤文件和數據庫字段等媒介中存儲數據。

　　TStream中定義了兩個屬性：Size和Position。它們分別以字節為單位表示的流的大小和當前指針位置。TStream中定義的方法用于在各種流中讀、寫和相互拷貝二進制數據。因為所有的Stream對象都是從TStream中繼承來的，所以在TStream中定義的域和方法都能被Stream對象調用和訪問。此外，又由于面向對象技術的動態聯編功能，TStream為各種流的應用提供了統一的接口，簡化了流的使用;不同Stream對象是抽象了對不同存儲媒介的數據上的操作，因此，TStream的需方法為在不同媒介間的數據拷貝提供了最簡捷的手段。

　　20.1.1.1 TStream的屬性和方法

　　1. Position屬性

　　聲明：property Position: Longint;

　　Position屬性指明流中讀寫的當前偏移量。

　　2. Size屬性

　　聲明：property Size: Longint;

　　Size屬性指明了以字節為單位的流的的大小，它是只讀的。

　　3. CopyFrom方法

　　聲明：function CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint;

　　CopyFrom從Source所指定的流中拷貝Count個字節到當前流中， 并將指針從當前位置移動Count個字節數，函數返回值是實際拷貝的字節數。

　　4. Read方法

　　聲明：function Read(var Buffer; Count: Longint): Longint; virtual; abstract;

　　Read方法從當前流中的當前位置起將Count個字節的內容復制到Buffer中，并把當前指針向后移動Count個字節數，函數返回值是實際讀的字節數。如果返回值小于Count，這意味著讀操作在讀滿所需字節數前指針已經到達了流的尾部。

　　Read方法是抽象方法。每個后繼Stream對象都要根據自己特有的有關特定存儲媒介的讀操作覆蓋該方法。而且流的所有其它的讀數據的方法(如：ReadBuffer，ReadComponent等)在完成實際的讀操作時都調用了Read方法。面向對象的動態聯編的優點就體現在這兒。因為后繼Stream對象只需覆蓋Read方法，而其它讀操作(如ReadBuffer、ReadComponent等)都不需要重新定義，而且TStream還提供了統一的接口。

　　5. ReadBuffer方法

　　聲明：procedure ReadBuffer(var Buffer; Count: Longint);

　　ReadBuffer方法從流中將Count個字節復制到Buffer 中， 并將流的當前指針向后移動Count個字節。如讀操作超過流的尾部，ReadBuffer方法引起EReadError異常事件。

　　6. ReadComponent方法

　　聲明：function ReadComponent(Instance: TComponent): TComponent;

　　ReadComponent方法從當前流中讀取由Instance所指定的部件，函數返回所讀的部件。ReadComponent在讀Instance及其擁有的所有對象時創建了一個Reader對象并調用它的ReadRootComponent方法。

　　如果Instance為nil，ReadComponent的方法基于流中描述的部件類型信息創建部件，并返回新創建的部件。

　　7. ReadComponentRes方法

　　聲明：function ReadComponentRes(Instance: TComponent): TComponent;

　　ReadComponentRes方法從流中讀取Instance指定的部件，但是流的當前位置必須是由WriteComponentRes方法所寫入的部件的位置。

　　ReadComponentRes 首先調用ReadResHeader方法從流中讀取資源頭，然后調用ReadComponent方法讀取Instance。如果流的當前位置不包含一個資源頭。ReadResHeader將引發一個EInvalidImage異常事件。在Classes庫單元中也包含一個名為ReadComponentRes的函數，該函數執行相同的操作，只不過它基于應用程序包含的資源建立自己的流。

　　8. ReadResHeader方法

　　聲明：procedure ReadResHeader;

　　ReadResHeader方法從流的當前位置讀取Windows資源文件頭，并將流的當前位置指針移到該文件頭的尾部。如果流不包含一個有效的資源文件頭，ReadResHeader將引發一個EInvalidImage異常事件。

　　流的ReadComponentRes方法在從資源文件中讀取部件之前，會自動調用ReadResHeader方法，因此，通常程序員通常不需要自己調用它。

　　9. Seek方法

　　聲明：function Seek(Offset: Longint; Origin: Word): Longint; virtual; abstract;

　　Seek方法將流的當前指針移動Offset個字節，字節移動的起點由Origin指定。如果Offset是負數，Seek方法將從所描述的起點往流的頭部移動。下表中列出了Origin的不同取值和它們的含義：

　　表20.1 函數Seek的參數的取值

　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

　　常量　值　Seek的起點 Offset的取值

　　─────────────────────────────────

　　SoFromBeginning 0 流的開頭 正 數

　　SoFromCurrent 1 流的當前位置 正數或負數

　　SoFromEnd 2 流的結尾 負 數

　　━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

　　10. Write方法

　　在Delphi對象式管理的對象中有兩類對象的方法都有稱為Write的：Stream對象和Filer對象。Stream對象的Write方法將數據寫進流中。Filer對象通過相關的流傳遞數據，在后文中會介紹這類方法。

　　Stream對象的Write方法聲明如下：

　　function Write(const Buffer; Count: Longint): Longint; virtual; abstract;

　　Write方法將Buffer中的Count個字節寫入流中，并將當前位置指針向流的尾部移動Count個字節，函數返回寫入的字節數。

　　TStream的Write方法是抽象的，每個繼承的Stream對象都要通過覆蓋該方法來提供向特定存儲媒介(內存、磁盤文件等)寫數據的特定方法。流的其它所有寫數據的方法(如WriteBuffer、WriteComponent)都調用Write擔當實際的寫操作。

　　11. WriteBuffer方法

　　聲明：procedure WriteBuffer(const Buffer; Count: Longint);

　　WriteBuffer的功能與Write相似。WriteBuffer方法調用Write來執行實際的寫操作，如果流沒能寫所有字節，WriteBuffer會觸發一個EWriteError異常事件。

　　12. WriteComponent方法

　　在Stream對象和Filer對象都有被稱為WriteComponent的方法。Stream對象的WriteComponent方法將Instance所指定的部件和它所包含的所有部件都寫入流中;Writer對象的WriteComponent將指定部件的屬性值寫入Writer對象的流中。

　　Stream對象的WriteComponent方法聲明是這樣的：

　　procedure WriteComponent(Instance: Tcomponent);

　　WriteComponent創建一個Writer對象，并調用Writer的WriteRootComponent方法將Instance及其擁有的對象寫入流。

　　13. WriteComponentRes方法

　　聲明：WriteComponentRes(const ResName: String; Instance: TComponent);

　　WriteComponentRes方法首先往流中寫入標準Windows 資源文件頭，然后將Instance指定的部件寫入流中。要讀由WriteComponentRes寫入的部件，必須調用ReadComponentRes方法。

　　WriteComponentRes使用ResName傳入的字符串作為資源文件頭的資源名，然后調用WriteComponent方法將Instance和它擁有的部件寫入流。

　　14. WriteDescendant方法

　　聲明：procedure WriteDescendant(Instance Ancestor: TComponent);

　　Stream對象的WriteDescendant方法創建一個Writer對象，然后調入該對象的WriteDescendant方法將Instance部件寫入流中。Instance可以是從Ancestor部件繼承的窗體，也可以是在從祖先窗體中繼承的窗體中相應于祖先窗體中Ancestor部件的部件。

　　15. WriteDescendantRes方法

　　聲明：procedure WriteDescendantRes(const ResName: String;

　　Instance, Ancestor: TComponent);

　　WriteDescendantRes方法將Windows資源文件頭寫入流，并使用ResName作用資源名，然后調用WriteDescendant方法，將Instance寫入流。

　　20.1.1.2 TStream的實現原理

　　TStream對象是Stream對象的基礎類，這是Stream對象的基礎。為了能在不同媒介上的存儲數據對象，后繼的Stream對象主要是在Read和Write方法上做了改進，。因此，了解TStream是掌握Stream對象管理的核心。Borland公司雖然提供了Stream對象的接口說明文檔，但對于其實現和應用方法卻沒有提及，筆者是從Borland Delphi 2.0 Client/Server Suite 提供的源代碼和部分例子程序中掌握了流式對象技術。

　　下面就從TStream的屬性和方法的實現開始。

　　1. TStream屬性的實現

　　前面介紹過，TStream具有Position和Size兩個屬性，作為抽象數據類型，它抽象了在各種存儲媒介中讀寫數據所需要經常訪問的域。那么它們是怎樣實現的呢?

　　在自定義部件編寫這一章中介紹過部件屬性定義中的讀寫控制。Position和Size也作了讀寫控制。定義如下：

　　property Position: Longint read GetPosition write SetPosition;

　　property Size: Longint read GetSize;

　　由上可知，Position是可讀寫屬性，而Size是只讀的。

　　Position屬性的實現就體現在GetPosition和SetPosition。當在程序運行過程中，任何讀取Position的值和給Position賦值的操作都會自動觸發私有方法GetPosition和SetPosition。兩個方法的聲明如下：

　　function TStream.GetPosition: Longint;

　　begin

　　Result := Seek(0, 1);

　　end;

　　procedure TStream.SetPosition(Pos: Longint);

　　begin

　　Seek(Pos, 0);

　　end;

　　在設置位置時，Delphi編譯機制會自動將Position傳為Pos。

　　前面介紹過Seek的使用方法，第一參數是移動偏移量，第二個參數是移動的起點，返回值是移動后的指針位置。

　　Size屬性的實現只有讀控制，完全屏蔽了寫操作。讀控制方法GetSize實現如下：

　　function TStream.GetSize: Longint;

　　var

　　Pos: Longint;

　　begin

　　Pos := Seek(0, 1);

　　Result := Seek(0, 2);

　　Seek(Pos, 0);

　　end;

　　2. TStream方法的實現

　　⑴ CopyFrom方法

　　CopyFrom是Stream對象中很有用的方法，它用于在不同存儲媒介中拷貝數據。例如，內存與外部文件之間、內存與數據庫字段之間等。它簡化了許多內存分配、文件打開和讀寫等的細節，將所有拷貝操作都統一到Stream對象上。

　　前面曾介紹：CopyFrom方法帶Source和Count兩個參數并返回長整型。該方法將Count個字節的內容從Source拷貝到當前流中，如果Count值為0則拷貝所有數據。

　　function TStream.CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint;

　　const

　　MaxBufSize = $F000;

　　var

　　BufSize, N: Integer;

　　Buffer: PChar;

　　begin

　　if Count = 0 then

　　begin

　　Source.Position := 0;

　　CouNG="ZH-CN">資源文件中的部件時調用，通常程序員不需自己調用。如果讀取的不是資源文件ReadResHeader，將觸發異常事件。

　　procedure TStream.ReadResHeader;

　　var

　　ReadCount: Longint;

　　Header: array[0..79] of Char;

　　begin

　　FillChar(Header, SizeOf(Header), 0);

　　ReadCount := Read(Header, SizeOf(Header) - 1);

　　if (Byte((@Header[0])^) = $FF) and (Word((@Header[1])^) = 10) then

　　Seek(StrLen(Header + 3) + 10 - ReadCount, 1)

　　else

　　raise EInvalidImage.CreateRes(SInvalidImage);

　　end;

　　ReadComponentRes在Windows資源文件中讀取部件，為了判斷是否是資源文件，它首先調用ReadResHeader方法，然后調用ReadComponent方法讀取Instance指定的部件。下面是它的實現：

　　function TStream.ReadComponentRes(Instance: TComponent): TComponent;

　　begin

　　ReadResHeader;

　　Result := ReadComponent(Instance);

　　end;

　　與ReadComponentRes相應的寫方法是WriteComponentRes，Delphi 調用這兩個方法讀寫窗體文件(DFM文件)，在后面書中會舉用這兩個方法讀取DFM文件的例子。

　　⑷ WriteComponent和WriteDescendant方法

　　Stream對象的WriteDescendant方法在實現過程中，創建了TWriter對象，然后利用TWriter的WriteDescendant方法將Instance寫入流。而WriteComponent方法只是簡單地調用WriteDescendant方法將Instance寫入流。它們的實現如下：

　　procedure TStream.WriteComponent(Instance: TComponent);

　　begin

　　WriteDescendent(Instance, nil);

　　end;

　　procedure TStream.WriteDescendent(Instance, Ancestor: TComponent);

　　var

　　Writer: TWriter;

　　begin

　　Writer := TWriter.Create(Self, 4096);

　　try

　　Writer.WriteDescendent(Instance, Ancestor);

　　finally

　　Writer.Free;

　　end;

　　end;

　　⑸ WriteDescendantRes和WriteComponentRes方法

　　WriteDescendantRes方法用于將部件寫入Windows資源文件;而WriteComponentRes 方法只是簡單地調用WriteDescendantRes方法，它們的實現如下：

　　procedure TStream.WriteComponentRes(const ResName: string; Instance:

　　TComponent);

　　begin

　　WriteDescendentRes(ResName, Instance, nil);

　　end;

　　procedure TStream.WriteDescendentRes(const ResName: string; Instance,

　　Ancestor: TComponent);

　　var

　　HeaderSize: Integer;

　　Origin, ImageSize: Longint;

　　Header: array[0..79] of Char;

　　begin

　　Byte((@Header[0])^) := $FF;

　　Word((@Header[1])^) := 10;

　　HeaderSize := StrLen(StrUpper(StrPLCopy(@Header[3], ResName, 63))) + 10;

　　Word((@Header[HeaderSize - 6])^) := $1030;

　　Longint((@Header[HeaderSize - 4])^) := 0;

　　WriteBuffer(Header, HeaderSize);

　　Origin := Position;

　　WriteDescendent(Instance, Ancestor);

　　ImageSize := Position - Origin;

　　Position := Origin - 4;

　　WriteBuffer(ImageSize, SizeOf(Longint));

　　Position := Origin + ImageSize;

　　end;

　　WriteCompnentRes是與ReadComponentRes相應的對象寫方法，這兩個方法相互配合可讀取Delphi的DFM文件，從而利用Delphi系統的功能。

　　20.1.2 THandleStream對象

　　THandleStream對象的行為特別象FileStream對象，所不同的是它通過已創建的文件句柄而不是文件名來存儲流中的數據。

　　THandleStream對象定義了Handle屬性，該屬性提供了對文件句柄的只讀訪問，并且Handle屬性可以作為Delphi的RTL文件管理函數的參數，利用文件類函數來讀寫數據。THandleStream覆蓋了構造函數Create，該函數帶有Handle 參數，該參數指定與THandleStream對象相關的文件句柄。

　　20.1.2.1 THandleStream的屬性的方法：

　　1. Handle屬性

　　聲明：property Handle: Integer;

　　Handle屬性提供了對文件句柄的只讀訪問，該句柄由THandleStream的構造方法Create傳入。因此除了用THandleStream提供的方法外，也可以用文件管理函數對句柄進行操作。實際上，THandleStream的方法在實現上也是運用文件管理函數進行實際的讀寫操作。

　　2. Create方法

　　聲明：constructor Create(AHandle: Integer);

　　Create方法使用傳入的Handle參數創建一個與特定文件句柄相聯的THandleStream對象，并且將AHandle賦給流的Handle屬性。

　　3. Read、Write和Seek方法

　　這三個方法是TStream的虛方法，只是在THandleStream 中覆蓋了這三個方法，以實現特定媒介──文件的數據存取。后面會詳細介紹這三個方法的實現。

　　20.1.2.2 THandleStream的實現原理

　　THandleStream是從TStream繼承來的，因此可以共用TStream中的屬性和大多數方法。THandleStream在實現上主要是增加了一個屬性Handle和覆蓋了Create、Read、Write和Seek四個方法。

　　1. 屬性的實現

　　Handle屬性的實現正如Delphi大多數屬性的實現那樣，先在對象定義的private部分聲明一個存放數據的變量FHandle，然后在定義的public部分聲明屬性Handle，其中屬性定義的讀寫控制部分加上只讀控制，讀控制只是直接讀取FHandle變量的值，其實現如下：

　　THandleStream = class(TStream)

　　private

　　FHandle: Integer;

　　public

　　…

　　property Handle: Integer read FHandle;

　　end;

　　2. 方法的實現

　　THandleStream的Create方法，以AHandle作為參數，在方法里面只是簡單的將AHandle的值賦給FHandle，其實現如下：

　　constructor THandleStream.Create(AHandle: Integer);

　　begin

　　FHandle := AHandle;

　　end;

　　為實現針對文件的數據對象存儲，THandleStream的Read、Write和Seek方法覆蓋了TStream中的相應方法。它們的實現都調用了Windows的文件管理函數。

　　Read方法調用FileRead函數實現文件讀操作，其實現如下：

　　function THandleStream.Read(var Buffer; Count: Longint): Longint;

　　begin

　　Result := FileRead(FHandle, Buffer, Count);

　　if Result = -1 then Result := 0;

　　end;

　　Write方法調用FileWrite函數實現文件寫操作，其實現如下：

　　function THandleStream.Write(const Buffer; Count: Longint): Longint;

　　begin

　　Result := FileWrite(FHandle, Buffer, Count);

　　if Result = -1 then Result := 0;

　　end;

　　Seek方法調用FileSeek函數實現文件指針的移動，其實現如下：

　　function THandleStream.Seek(Offset: Longint; Origin: Word): Longint;

　　begin

　　Result := FileSeek(FHandle, Offset, Origin);

　　end;

　　20.1.3 TFileStream對象

　　TFileStream對象是在磁盤文件上存儲數據的Stream對象。TFileStream是從THandleStream繼承下來的，它和THandleStream一樣都是實現文件的存取操作。不同之處在于THandleStream用句柄訪問文件，而TFileStream用文件名訪問文件。實際上TFileStream是THandleStream上的一層包裝，其內核是THandleStream的屬性和方法。

　　TFileStream中沒有增加新的屬性和方法。它只是覆蓋了的構造方法Create和析構方法Destory。在Create方法中帶兩個參數FileName和Mode。FileName描述要創建或打開的文件名，而Mode描述文件模式如fmCreate、fmOpenRead和fmOpenWrite等。Create方法首先使用FileCreate或FileOpen函數創建或打開名為FileName的文件，再將得到的文件句柄賦給FHandle。TFileStream的文件讀寫操作都是由從THandleStream繼承的Read

　　var

　　Stream: TStream;

　　begin

　　Stream := TFileStream.Create(FileName, fmCreate);

　　try

　　SaveToStream(Stream);

　　finally

　　Stream.Free;

　　end;

　　end;

　　在Delphi 的許多對象的SaveToStream 和SaveToFile、LoadFromStream和LoadFromFile方法的實現都有類似的嵌套結構。

　　20.1.5 TMemoryStream對象

　　TMemoryStream對象是一個管理動態內存中的數據的Stream對象，它是從TCustomMemoryStream中繼承下來的，除了從TCustomMemoryStream中繼承的屬性和方法外，它還增加和覆蓋了一些用于從磁盤文件和其它注臺讀數據的方法。它還提供了寫入、消除內存內容的動態內存管理方法。下面介紹它的這些屬性和方法。

　　20.1.5.1 TMemoryStream的屬性和方法

　　1. Capacity屬性

　　聲明：property Copacity: Longint;

　　Capacity屬性決定了分配給內存流的內存池的大小。這與Size屬性有些不同。Size屬性是描述流中數據的大小。在程序中可以將Capacity 的值設置的比數據所需最大內存大一些，這樣可以避免頻繁地重新分配。

　　2. Realloc方法

　　聲明：function Realloc(var NewCapacity: Longint): Pointer; virtual;

　　Realloc方法，以8K為單位分配動態內存，內存的大小由NewCapacity指定，函數返回指向所分配內存的指針。

　　3. SetSize方法

　　SetSize方法消除內存流中包含的數據，并將內存流中內存池的大小設為Size字節。如果Size為零，是SetSize方法將釋放已有的內存池，并將Memory屬性置為nil;否則，SetSize方法將內存池大小調整為Size。

　　4. Clear方法

　　聲明：procedure Clear;

　　Clear方法釋放內存中的內存池，并將Memory屬性置為nil。在調用Clear方法后，Size和Position屬性都為0。

　　5. LoadFromStream方法

　　聲明：procedure LoadFromStream(Stream: TStream);

　　LoadFromStream方法將Stream指定的流中的全部內容復制到MemoryStream中，復制過程將取代已有內容，使MemoryStream成為Stream的一份拷貝。

　　6. LoadFromFile方法

　　聲明：procedure LoadFromFile(count FileName: String);

　　LoadFromFile方法將FileName指定文件的所有內容復制到MemoryStream中，并取代已有內容。調用LoadFromFile方法后，MemoryStream將成為文件內容在內存中的完整拷貝。

　　20.1.5.2 TMemoryStream對象的實現原理

　　TMemoryStream從TCustomMemoryStream對象直接繼承，因此可以享用TCustomMemoryStream的屬性和方法。前面講過，TCustomMemoryStream是用于內存中數據操作的抽象對象，它為MemoryStream對象的實現提供了框架，框架中的內容還要由具體MemoryStream對象去填充。TMemoryStream對象就是按動態內存管理的需要填充框架中的具體內容。下面介紹TMemoryStream對象的實現。

　　1. TMemoryStream屬性的實現

　　TMemoryStream在其protected部分增加了一個Capacity屬性，該屬性決定了MemoryStream所占動態內存的大小。TMemoryStream首先在private部分聲明了FCapacity變量作為存儲Capacity屬性值的數據域，然后在protected部分聲明了該屬性。在屬性聲明的讀控制部分簡單讀取FCapacity的值，在寫控制處調用了方法SetCapacity。該方法除了給FCapacity賦值外還執行了修改Capacity屬性所必需操作如狀態改變等。

　　下面是屬性的實現：

　　TMemoryStream = class(TCustomMemoryStream)

　　private

　　FCapacity: Longint;

　　procedure SetCapacity(NewCapacity: Longint);

　　protected

　　…

　　property Capacity: Longint read FCapacity write SetCapacity;

　　public

　　…

　　end;

　　寫控制方法SetCapacity的實現是這樣的：

　　procedure TMemoryStream.SetCapacity(NewCapacity: Longint);

　　begin

　　SetPointer(Realloc(NewCapacity), FSize);

　　FCapacity := NewCapacity;

　　end;

　　在SetCapacity 方法先是調用Realloc重新分配內存，然后用NewCapacity的值給FCapacity賦值。Realloc方法進行某些對象狀態的改變。