设计模式及其在JAVA类库中的典型应用

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第２４卷第１期　

江　西　

科　学　

Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．１　

２００６年２月　

ＪＩＡＮＧＸＩ　

ＳＣＩＥＮＣＥ　

Ｆｅｂ．２００６　

文章编号：１００１—３６７９（２００６）０ｌ一００６２—０４　

设计模式及其在ＪＡＶＡ类库中的典型应用　

张　娟，武友新　

（南昌大学计算机科学与技术系，江西南昌　３３００２９）　

摘要：设计模式复用是软件项目中用来复用设计思想和面向对象代码的便捷方式，有效地继承和使用设计模　

式有助于提高软件开发的效率，提高软件可复用性、稳定性和可维护性。本文分析了设计模式在ＪＡＶＡ　Ｉ／Ｏ　

库和ＡＷＴ库中的典型应用，并阐明了设计模式的主要特点和使用设计模式给软件设计带来的好处。　

关键词：设计模式；软件复用；ＪＡＶＡ类库　

中国分类号：ＴＰ３１１　文献标识码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　Ｐａｔｔｅｒｎｓ　ａｎｄ　ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉＶｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ＪＡＶＡ　Ｃｌａｓｓ　Ｌｉｂｒａｒｙ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｕａｎ．ＷＵ　Ｙｏｕ－ｘｉｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｅｈａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｅｈａｎｇ　３３００２９　ＰＲＣ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｗａｙ　ｏｆ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ａｎｄ　

ｏｂｊｅｃｔ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｃｏｄｅ．Ｉｎｈｅｒｉｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｔｌｙ　ｗｏｕｌｄ　ｇｏｏｄ　ｆ０ｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌ—　

ｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｊａｖａ　Ｉ／Ｏ　Ｌｉｂ　ａｎｄ　ＡＷＴ　Ｌｉｂ．ａｎｄ　ｃｌａｒｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　

ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ，Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ，Ｊａｖａ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｋｉｔ　

１　设计模式的概念　

描述它的用意的问题。　

环境（Ｃｏｎｔｅｘｔ）：模式的问题和问题的解答出　

设计模式（Ｄｅｓｉｇｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ）是针对面向对象开　

现所需的前提条件。　

发过程中重复出现的设计问题所提出的通用的、　

解答（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）：用于确定设计的结构、所涉　

高效的解决方案…。它描述问题、提出解决方　

及的角色以及角色之间的协作。　

案，并指出在什么条件下使用该方案及其效果。　

效果（Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）：描述了模式应用的效　

从实际应用的观点来看，设计模式复用是软件项　果及使用模式应权衡的问题。　

目中用来复用设计思想和面向对象代码的便捷方　使用设计模式可以为软件设计带来很多好　

式。　

处：（１）设计模式中所描述的问题的解决方案，其　

一

般来说，设计模式应当包括以下要素：　

有效性已经在很多设计中得到证实；（２）每个模　

名字（Ｎａｍｅ）：一个模式必须有一个有意义的　

式都是软件设计中的可重用元素，基于模式的设　

简短的而且准确的名字。　

计具有更大的灵活性、可扩展性和更好的可重用　

问题（Ｐｒｏｂｌｅｍ）：每一个模式必须有一个能够　

性；（３）设计模式的基本思想是将程序中可能变　

收稿日期：２００５—０７—１３；修订日期：２００６—０ｌ一０８　

作者简介：张娟（１９８０一），女，江西南昌人，南昌大学在读硕士研究生。　

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第１期　张　娟等：设计模式及其在ｊＡＶＡ类库中的典型应用　・６３・　

化的部分与不变的部分分离，这样做的结果不仅　

使得代码更容易扩展和维护，而且也使程序更容　

易读懂。　

所有结构良好的面向对象软件体系结构中都　

包含了许多模式，发掘已有软件中的设计模式将　

有助于在设计中使用模式和发现模式。ＪＡＶＡ是　

Ｓｕｎ公司推出的新一代面向对象程序设计语言，　

在ＪＡＶＡ　ＡＰＩ类库的设计中使用了多种设计模　

式，认识这些模式不仅有助于在软件设计中使用　

模式、提高设计质量和设计水平，也有助于总结经　

验和发掘新的设计模式。下面就设计模式在ＪＡ・　

ＶＡ类库中的典型应用进行分析。　

２　ＪＡＶＡ　Ｉ／Ｏ库的两个设计模式　

ＪＡＶＡ语言采用流的机制来处理输入、输出。　

ＪＡＶＡ　Ｉ／０库提供了两套平行独立的等级结构，即　

ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ，ＯｕｔｐｕｔＳｔｒｅａｍ和Ｒｅａｄｅｒ，Ｗｒｉｔｅｒ；前者　

处理ｂｙｔｅ流，后者处理ｃｈａｒ流。在ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ等　

代表的等级结构的内部，一些流处理器…可以对　

另一些流处理器起到装饰作用，形成新的具有改　

善了功能的流处理器，其设计是符合装饰模式的。　

适配器模式为ｊＡＶＡ　Ｉ／０库中另一个重要的设计　

模式，广泛应用于原始流处理器…的设计，ｂｙｔｅ流　

数据到ｃｈａｒ流数据的适配。　

２．１装饰（Ｄｅｃｏｒａｔｏｒ）模式的应用　

装饰模式是继承关系的一种替代方案。它可　

以在不创造更多子类的情况下，将对象的功能动　

态地加以扩展　。装饰模式主要适用于以下几　

种情况：需要扩展一个类的功能，或给一个类增加　

附加的责任；需要动态地给一个对象增加功能，这　

些功能可以动态地撤销；需要增加由一些基本功　

能的排列组合而产生的非常大量的功能，从而使　

继承关系变得不现实。　

’由于．ＪＡＶＡ　Ｉ／Ｏ库需要很多性能的各种组　

盒，如果使用继承方法来实现必然造成大量性能　

重复．的类的出现；装饰模式的应用很好的解决了　

这个问题，使Ｉ／Ｏ库由一些基本的原始流处理器　

和围绕它们的装饰流处理器所组成。下面以Ｉｎ．　

ｐｕｔＳｔｒｅａｍ类型来说明装饰模式的应用．原始流处　

理器（如ＢｙｔｅＡｒｒａｙｌｎｐｕｔｓｔｒｅａｍ，ＦｉｌｅｌｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ等）　

接收一个Ｂｙｔｅ数组对象，ＦｉｌｅＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒ对象或者　

其它的源流对象，并生成一个ｉｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ类型的　

流对象；链接流处理器可以接收另一个流对象作　

为流源，并对之进行功能扩展，如Ｂｕｆｆｅｒｅｄ￣ｎｐｕｔ．　

Ｓｔｒｅａｍ提供缓冲功能，ＤａｔａｌｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ提供基于　

多字节的读取功方法，可以读取原始数据类型的　

数据。ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ类型的类图如图１所示：　

Ｉ　巫盟　堡塑　ｌＩ里　！　堡！！！　１．　

图１　ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ类型的类图　

由于使用了装饰模式，客户端程序可以很方　

便地根据需要组合具有不同功能的输入或者输出　

流，例如：　

ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ　ｉｎ　＝ｎｅｗ　ＤａｔａｌｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ（ｎｅｗ　

Ｆｉｌｅｌｎｐｕｔｓｔｒｅａｍ（ｆｉｌｅＮａｍｅ））：　

同时，当需要增加一个新的装饰功能时，只需　

增加相应的链接流处理器，就可以和已有的代码　

一

起工作了，而无需更改程序，这样就使得扩展更　

加容易。　

２．２适配器（Ａｄａｐｔｅｒ）模式的应用　

适配器模式把一个类的接口变换成客户端所　

期待的另一种接口，从而使原本接口不匹配而无　

法在一起工作的两个类能够在一起工作　Ｊ。适　

配器模式主要适用以下几种情况：系统需要使用　

现有的类，而此类的接口又不符合系统的需要；需　

要改变多个已有的子类的接口。　

在ＪＡＶＡ　Ｉ／Ｏ库中，几乎所有处理Ｂｙｔｅ流的　

类都有与之对应的处理Ｃｈａｒ流的类。但是，有很　

多时候需要把这两种类结合起来使用。ＪＡＶＡ语　

言提供的适配器类很好的解决了这个问题，例如，　

ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍＲｅａｄｅｒ类把ＩｎｐｕｔＳｔｅａｍ类适配到Ｒｅ—　

ａｄｅｒ类，它们之间的结构如图２所示；而Ｏｕｔｐｕｔ—　

ＳｔｒｅａｍＷｒｉｔｅｒ类把ＯｕｔｐｕｔＳｔｒｅａｍ适配到Ｗｒｉｔｅｒ类。　

换言之，它们把ｂｙｔｅ流适配成ｃｈａｒ流。　

图２　ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍＲｅａｄｅｒ与Ｒｅａｄｅｒ等类的结构图　

由于使用了适配器模式，客户端程序可以很　

方便的把ｂｙｔｅ流适配成ｃｈａｒ流。例如要从英文　

的ＤＯＳ窗口读入中文输入，就要把Ｓｙｓｔｅｍ．ｉｎ适　

配到Ｒｅａｄｅｒ：　

Ｒｅａｄｅｒ　ｒＣ＝ｎｅｗ　ｌｎｐｕｔＳｔｒｅａｍＲｅａｄｅｒ　

（Ｓｙｓｔｅｍ．ｉｎ）：　

另外适配器模式还应用于所有原始流处理　

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・

６４・　江西科　学　２００６年第２４卷　

的设计，如ＢｙｔｅＡｒｒａｙｌｎｐｕｔｓｔｒｅａｍ继承了Ｉｎｐｕｔ　

合成模式是将对象组合成树形结构以表示　

“部分一整体”的层次结构，从而使得客户在使用　

单个对象和组合对象时具有一致性。合成模式主　

要适用以下几种情况：需要描述对象的部分和整　

Ｓｔｒｅａｍ的接口，而封装了一个ｂｙｔｅ数组，也就是　

说它将一个ｂｙｔｅ数组的接口适配成ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ　

流处理器的接口。　

３。ＪＡＶＡ　ＡＷＴ库的两个设计模式　

ＪＡＶＡ　ＡＷＴ库用来支持图形用户界面编程，　

体的等级结构：需要客户端忽略掉个体构件与组　

合构件的区别¨。。。　

ＡＷＴ的图形界面构件是建立在ＡＷＴ库中的　

Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ类和Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ类上的，从ＡＷＴ的类图　

它主要包括图形界面组件部分和事件处理模型两　

个部分，下面分别从这两方面介绍ＪＡＶＡ　ＡＷＴ库　

中应用的设计模式。　

３．１观察者（Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）模式的应用　

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，　

让多个观察者对象同时监听某个主题对象，当这　

个主题对象的状态发生变化时，会通知所有观察　

者对象，使它们能够自动更新自己　一　。观察者　

模式主要适用以下几种情况：要求在系统中某个　

对象的状态发生改变时，某些其它的对象做山相　

应的改变；要求这些对象间的耦合性降到最低时　

能够维持行动的协调一致。　

ＪＡＶＡ事件处理机制是建立在观察者模式基　

础之上的，以事件的委派为特征的委派事件模型　

（ＤＥＭ）　】。在ＤＥＭ模型中对象通常被划分为３　

种：事件源对象、事件对象和事件监听器对象。　

ＪＡＶＡ语言中所有的ＡＷＴ构件都是ｊａｖａ．ｕｔｉｌ．　

Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ的于类，都是事件源对象，都保持一个　

事件监听器的列表，并提供增加或删除监听器的　

方法；而所有的ＡＷＴ中的事件对象都是从ＡＷ－　

ＴＥｖｅｎｔ继承而来的，封装了事件的源对象与事件　

监听器对象所需要的信息；ＡＷＴ库中的所有的事　

件监听器接口都是Ｅｖｅｎｔ　Ｌｉｓｔｅｎｅｒ接口的子类，一　

个对象要成为事件监听器对象，必须实现事件监　

听器接口。ＤＥＭ模型的ＪＡＶＡ实现如图３所示。　

一。Ｊ　’　　

图３　ＤＥＭ模型的ＪＡＶＡ实现　

观察者模式将被观察的对象和观察者分别封　

装起来，使得它们可以各自独立地改变和复用，并　

可任意增加和删除观察者　。一个被观察的对　

象只知道它有一系列观察者，每个都符合抽象的　

观察者的接口，但并不知道每个观察者属于哪一　

个具体的类，因此它们之间的耦合是最小的。　

３．２合成（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）模式的应用　

（如图４）可以看出其设计是符合合成模式的。　

Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ是在ＪＡＶＡ　ＡＷＴ包中声明的一个抽象　

类，在Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ类中声明了所有图形对象共有　

的接口。Ｂｕｔｔｏｎ、Ｌａｂｅｌ和Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ等是Ｃｏｍｐｏ．　

ｎｅｎｔ类的子类，其中Ｂｕｔｔｏｎ、Ｌａｂｅｌ等类代表基本　

图形对象，而Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ则代表组合图形对象。由　

基本图形对象和组合图形对象组合而成。在　

Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ类中有多个指向Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ对象的引　

用，它们既可以代表基本图形对象，又可以代表组　

合图形对象，因此，基本图形对象可以被组合成更　

复杂的组合图形对象，而这个组合对象又可以再　

被组合，这样不断的递归下去，就可以得到任何想　

要的图形对象。　

图４　ＡＷＴ合成模式类图　

在合成模式中，由于Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ类代表了所　

有图形对象的共性，客户代码中可以通过Ｃｏｍｐｏ—　

ｎｅｎｔ一致地表示基本对象和组合对象，而无需对　

它们加以区分，这样就大大简化了客户代码。同　

时，当需要增加新类型图形组件时，只要它直接或　

间接继承Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ类，就可以与已有代码一起　

工作，而无需更改程序，这样就使得扩展更加容　

易。　

４　结束语　

设计模式还广泛地应用于ＪＡＶＡ其它类库的　

设计中，如ＪＡＶＥ　ＡＷＴ的Ｐｅｅｒ架构中应用的抽象　

工厂模式，ＪＤＢＣ　ＡＰＩ中的桥梁模式。ＪＡＶＡ　Ｃｏｌｌｅｅ－　

ｔｉｏｎ中的迭代子模式等¨¨。通过分析设计模式　

在ＪＡＶＡ　Ｉ／Ｏ库和ＡＷＴ库设计中的典型应用及　

其带来的好处，可以看到研究和应用好的设计模　

式会使我们更加深入地理解面向对象软件设计的　

思想，改善软件开发过程，改良软件结构，提高软　

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第１期　张　娟等：设计模式及其在ＪＡＶＡ类库中的典型应用　‘６５・　

件的可扩展性和可复用性，从而极大地提高软件　

ａＧＵＩ中的分析与应用［Ｊ］．计算机系统应用，２００５，　

开发效率。　

（５）：３２—３４．　

［６］　宋森，袁兆山，陈　刚，等．Ｊａｖａ事件处理机制中　

参考文献：　

设计模式的分析［Ｊ］．合肥工业大学学报（自然科学　

版），２００４，（１１）：ｌ３８３一ｌ３８６．　

［１］　阎宏．Ｊａｖａ与模式［Ｍ］．北京：机械工业出版社，　

［７］　刘征驰，杨贯中．Ｖｉｓｉｔｏｒ设计模式研究［Ｊ］．计算机　

２００２．　

工程，２００５，（８）：８４—８６．　

［２］　Ｅｒｉｃｈ　Ｇａｍｍａ，Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｈｅｌｍ，Ｒａｌｐｈ　Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｊｏｈｎ　

［８］　顾颖，徐良贤，贾银军．Ｊｕｎｉｔ设计模式分析和应用　

Ｖｌｉｓｓｉｄｅｓ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ—ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｒｅｕｓａｂｌｅ　ｏｂｊｅｃｔ　

［Ｊ］．计算机工程，２００４，３０（ｚ１）：１７８—１７９．　

—

ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ［Ｍ］．Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　Ａｄｄｉｓｏｎ　Ｗｅｓｌｅｙ　

［９］　王江涛．观察者设计模式在嵌入系统中的应用［Ｊ］．　

Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，１９９４．　

［３］伍星，王茜．设计模式在ＨＴＭＬ解析器中的应　

计算机工程，２００４，３Ｏ（ｚ１）：６６—６８，１３５．　

［１Ｏ］黄靖，赵海光．软件复用、软件合成与软件集成　

用［Ｊ］．计算机工程，２００５，３１（２）：８９—９Ｏ．　

［４］杨年华，张礼平．ＪＡＶＡ类库中的策略模式［Ｊ］．计算　

［Ｊ］．计算机应用研究，２００４，（９）：１１８—１２０．　

机应用与软件，２００４，２１（１）：２０—２１．　

［１　１］Ｂｒｕｃｅ　Ｅｅｋｅ１．Ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｉｎ　Ｊａｖａ［Ｍ］．Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ，　

ｌ９９８．　

［５］雷镇，雷蕾，周淑秋，等．Ｏｂｓｅｒｖｅｒ模式在Ｊａｙ－　

（上接第１３页）　

ｒ　８

＝　

，１　一＝一　

：　

（：１ｎ　＝，量芯Ｊ，基态）　

这一新的理论和计算方法获得了成功。　

本文的概念和计算显然涉及量子理论中的一　

ａ。是氢原子的半径。将（１４）式代入（１３）式，　

些中大原则问题：经典物理与量子物理和微观世　

并令ａｌ＝ａ，可得：　

界的关系、原子分立能级的物理本质，等等。都属　

Ｅ电再＝　（１５）　

于“量子力学的解释”这一世界物理学界争论了　

大半个世纪的问题。　

由于氢原子的电离能ｅ　／２ａ＝１３．６１，所以　

根据本文的新概念（原子第二宇宙速度），同　

Ｅ电再＝１３．６１　ｚ　（ｅＶ）　（１６）　

样推导出了核外电子的能量公式（１１）。那么它　

（１５）、（１６）式即为单电子原子和离子电离能　

和玻尔的原子分立能级公式有何关系？下一步，　

的普遍公式。　

作者企图解释原子分立能级和更普遍的“量子　

３　实验验证和理论预言　

化”概念的物理本质。已提出了新的理论模型。　

这些将在下一篇文章中论述。更进一步，作者将　

现根据（１５）、（１６）式，将周期表中百余种元　

在这两篇文章的基础上对量子力学作出一个系统　

素的离子的电离能计算数值和文献［６］中的实验　

的新解释，这将在第三篇文章中论述。　

数值同时列入上表（见上页，均是电离到只剩一　

个电子时，该离子的电离能）　

从附表可知：　

参考文献：　

［１］史包尔斯基．原子物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版　

（１）元素周期表中，前２８种元素的类氢离子　

社。１９５９．　

的电离能的理论计算值与实验值符合得很好；　

［２］　Ｆｏｒｄ　Ｗ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ［Ｍ］．ｅｏｐｙｔｉｇｈｔ，　

（２）由于现今实验技术的局限性，周期表中　

１９７２．　

第２９号以后的元素的类氢离子的电离能，科学界　

［３］Ｂｏｈｒ　Ｎ，Ｐｒｏｃ　Ｄａｎ［Ｊ］．Ａｃａｄ．ＳＣ，１９１８，４（１）．　

至今尚未用实验测出，所以也将理论计算值作为　

［４］　周世勋．量子力学［Ｍ］．上海：上海科学技术出版　

理论预言列出。由于实验已测出的数值与理论值　

社，１９６２．　

符合很好，有理由相信：将来实验定会证实这些理　

［５］Ｊ．Ｃ．ｗｉｌｌｍｏｔｔ．Ａｔｏｍｕ　Ｐｈｙｓｉｃｓ［Ｍ］．Ｊｏｈｎ　ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　ｓｏｎｓ　

论预言。　

ｈｄ，１９７５．　

这样，就用“原子第二宇宙速度”概念定量地　

［６］　ｃ．Ｗ艾仑（英）．物理量和天体物理量［Ｍ］．上海：　

上海人民出版社，１９７６．　

解释了所有单电子原子和离子的电离能，从而使