Java Swing開發(fā)中的線程安全
SwingAPI的設計目標是強大、靈活和易用。非凡地，我們希望能讓程序員們方便地建立新的Swing組件，不論是從頭開始還是通過擴展我們所提供的一些組件。出于這個目的，我們不要求Swing組件支持多線程訪問。相反，我們向組件發(fā)送請求并在單一線程中執(zhí)行請求。本文討論線程和Swing組件。目的不僅是為了幫助你以線程安全的方式使用SwingAPI，而且解釋了我們?yōu)槭裁磿x擇現在這樣的線程方案。本文包括以下內容：
單線程規(guī)則：Swing線程在同一時刻僅能被一個線程所訪問。一般來說，這個線程是事件派發(fā)線程。規(guī)則的例外：有些操作保證是線程安全的。事件分發(fā)：假如你需要從事件處理或繪制代碼以外的地方訪問UI，那么你可以使用SwingUtilities類的invokeLater要求在事件派發(fā)線程中執(zhí)行某些代碼。這個方法會立即返回，不會等待代碼執(zhí)行完畢。invokeAndWait行為與invokeLater類似，除了這個方法會等待代碼執(zhí)行完畢。一般地，你可以用invokeLater來代替這個方法。下面是一些使用這幾個API的例子。請同時參閱《TheJavaTutorial》中的“BINGOexample”，尤其是以下幾個類：CardWindow、ControlPane、Player和OverallStatusPane。
使用invokeLater方法你可以從任何線程調用invokeLater方法以請求事件派發(fā)線程運行特定代碼。你必須把要運行的代碼放到一個Runnable對象的run方法中，并將此Runnable對象設為invokeLater的參數。invokeLater方法會立即返回，不等待事件派發(fā)線程執(zhí)行指定代碼。這是一個使用invokeLater方法的例子：
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RunnabledoWorkRunnable=newRunnable }; |
SwingUtilities.invokeLater;使用invokeAndWait方法invokeAndWait方法和invokeLater方法很相似，除了invokeAndWait方法會等事件派發(fā)線程執(zhí)行了指定代碼才返回。在可能的情況下，你應該盡量用invokeLater來代替invokeAndWait。假如你真的要使用invokeAndWait，請確保調用invokeAndWait的線程不會在調用期間持有任何其他線程可能需要的鎖。
這是一個使用invokeAndWait的例子：
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voidshowHelloThereDialogthrowsException }; SwingUtilities.invokeAndWait; } |
類似地，假設一個線程需要對GUI的狀態(tài)進行存取，比如文本域的內容，它的代碼可能類似這樣：
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voidprintTextField throwsException }; SwingUtilities.invokeAndWait; System.out.println;} |
假如你能避免使用線程，***這樣做。線程可能難于使用，并使得程序的debug更困難。一般來說，對于嚴格意義下的GUI工作，線程是不必要的，比如對組件屬性的更新。不管怎么說，有時候線程是必要的。下列情況是使用線程的一些典型情況：執(zhí)行一項費時的任務而不必將事件派發(fā)線程鎖定。例子包括執(zhí)行大量計算的情況，會導致大量類被裝載的情況，和為網絡或磁盤I/O而阻塞的情況。重復地執(zhí)行一項操作，通常在兩次操作間間隔一個預定的時間周期。要等待來自客戶的消息。你可以使用兩個類來幫助你實現線程：SwingWorker：創(chuàng)建一個后臺線程來執(zhí)行費時的操作。Timer：創(chuàng)建一個線程來執(zhí)行或多次執(zhí)行某些代碼，在兩次執(zhí)行間間隔用戶定義的延遲。使用SwingWorker類SwingWorker類在SwingWorker.java中實現，這個類并不包含在Java的任何發(fā)行版中，所以你必須單獨下載它。SwingWorker類做了所有實現一個后臺線程所需的骯臟工作。雖然許多程序都不需要后臺線程，后臺線程在執(zhí)行費時的操作時仍然是很有用的，它能提高程序的性能觀感。
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SwingWorkersanexampleofusingSwingWorker：要使用SwingWorker類，你首先要實現它的一個子類。在子類中，你必須實現construct方法還包含你的長時間操作。當你實例化SwingWorker的子類時，SwingWorker創(chuàng)建一個線程但并不啟動它。你要調用你的SwingWorker對象的start方法來啟動線程，然后start方法會調用你的construct方法。當你需要construct方法返回的對象時，可以調用SwingWorker類的get方法。這是一個使用SwingWorker類的例子：
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...//在main方法中： finalSwingWorkerworker=newSwingWorker }; worker.start; ... //在動作事件處理方法中： JOptionPane.showMessageDialog） |
當程序的main方法調用start方法，SwingWorker啟動一個新的線程來實例化ExpensiveDialogComponent。main方法還構造了由一個窗口和一個按鈕組成的GUI。當用戶點擊按鈕，程序將阻塞，假如必要，阻塞到ExpensiveDialogComponent創(chuàng)建完成。然后程序顯示一個包含ExpensiveDialogComponent的模式對話框。你可以在MyApplication.java找到整個程序。使用Timer類Timer類通過一個ActionListener來執(zhí)行或多次執(zhí)行一項操作。你創(chuàng)建定時器的時候可以指定操作執(zhí)行的頻率，并且你可以指定定時器的動作事件的監(jiān)聽者。啟動定時器后，動作監(jiān)聽者的actionPerformed方法會被調用來執(zhí)行操作。定時器動作監(jiān)聽者定義的actionPerformed方法將在事件派發(fā)線程中調用。這意味著你不必在其中使用invokeLater方法。這是一個使用Timer類來實現動畫循環(huán)的例子：
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publicclassAnimatorApplicationTimer extendsJFrameimplementsActionListener publicvoidstartAnimationelse } publicvoidstopAnimation publicvoidactionPerformed ... } |
在一個線程中執(zhí)行所有的用戶界面代碼有這樣一些優(yōu)點：組件開發(fā)者不必對線程編程有深入的理解：像ViewPoint和Trestle這類工具包中的所有組件都必須完全支持多線程訪問，使得擴展非常困難，尤其對不精通線程編程的開發(fā)者來說。最近的一些工具包如SubArctic和IFC，都采用和Swing類似的設計。事件以可預知的次序派發(fā)：invokeLater排隊的runnable對象從鼠標和鍵盤事件、定時器事件、繪制請求的同一個隊列派發(fā)。在一些組件完全支持多線程訪問的工具包中，組件的改變被變化無常的線程調度程序穿插到事件處理過程中。這使得全面測試變得困難甚至不可能。更低的代價：嘗試小心鎖住臨界區(qū)的工具包要花費實足的時間和空間在鎖的治理上。每當工具包中調用某個可能在客戶代碼中實現的方法時，工具包都要保存它的狀態(tài)并釋放所有鎖，以便客戶代碼能在必要時獲得鎖。當控制權交回到工具包，工具包又必須重新抓住它的鎖并恢復狀態(tài)。所有應用程序都不得不負擔這一代價，即使大多數應用程序并不需要對GUI的并發(fā)訪問。這是的SubArcticJavaToolkit的對在工具包中支持多線程訪問的問題的描述：我們的基本信條是，當設計和建造多線程應用程序，尤其是那些包括GUI組件的應用程序時，必須保證極端小心。線程的使用可能會很有欺騙性。在許多情況下，它們表現得能夠極好的簡化編成，使得設計“專注于單一任務的簡單自治實體”成為可能。在一些情況下它們的確簡化了設計和編碼。然而，在幾乎所有的情況下，它們都使得調試、測試和維護的困難大大增加甚至成為不可能。無論大多數程序員所受的練習、他們的經驗和實踐，還是我們用來幫助自己的工具，都不是能夠用來對付非決定論的。例如，全面測試在bug依靠于時間時是幾乎不可能的。尤其對于Java來說，一個程序要運行在許多不同類型的機器的操作系統(tǒng)平臺上，并且每個程序都必須在搶先和非搶先式調度下都能正常工作。由于這些固有的困難，我們力勸你三思是否絕對有使用線程的必要。盡管如此，有些情況下使用線程是必要的，所以subArctic提供了一個線程安全的訪問機制。本章討論了這一機制和怎樣在一個獨立線程中安全地操作交互樹。他們所說的線程安全機制非常類似于SwingUtilities類提供的invokeLater和invokeAndWait方法。
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