转：Swing中的线程探究

http://superzhouych.iteye.com/blog/564907

————————————————————————————————————————————————————————————————

Swing的线程机制

        Swing是SUN推出的轻量级的开发用户界面的工具包，最初它的设计是在单线程环境下运行的，它的执行也是单线程的，这也就是为什么我们说Swing不是多线程安全的。所以为了编写交互性更高的UI界面，必须了解其内部的线程运行机制。

        Swing程序往往包括了三种类型的线程，分别是：

        1）初始化线程（Initial Thread）

        2）事件调度线程（Event Dispatch Thread，EDT）

        3）任务线程（Work Thread）

        每个程序都从main方法开始执行，该方法一般运行在初始化线程上，初始化线程主要负责启动程序的UI界面，一旦UI界面启动完毕，初始化线程的工作便宣告结束。

        每个Swing程序都会有一个EDT，EDT主要负责绘制和更新界面，并响应用户输入。每个EDT都会负责管理一个事件队列（EventQueue），而用户每次对界面更新的请求（包括键盘鼠标事件等）都会排到事件队列中，然后等待EDT的处理。

        工作线程主要负责执行和界面无直接关系的耗时任务和输入/输出密集型操作，也即任何高染或延迟UI事件的处理都应该由任务线程来完成。

Swing编程中的注意点

        在编写Swing程序的时候，必须注意：

        1）不能从其他非EDT线程来访问UI组件和事件处理器，否则可能会使程序出现非线程安全问题。

        2）不能在EDT中执行耗时任务，这会使得GUI事件被阻塞在队列中而得不到处理，使程序失去响应性。

 

如何正确地启动UI界面

        错误的启动UI界面的方法

// 错误的启动UI界面的方法
public class MainFrame extends javax.swing.JFrame {
    // ...
    public static void main(String[] args) {
        new MainFrame().setVisible(true);
    }
}

        正确的启动UI界面的方法

// 正确的启动UI界面的方法
public class MainFrame extends javax.swing.JFrame {
    // ...
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                new MainFrame().setVisible(true);
            }
        });
    }
}

关于SwingUtilities类

        SwingUtilities提供了最常用的invokeAndWait()方法和invokeLater()方法，其他线程通过这两个方法可以将代码放 到事件队列中，当EDT进入该代码块后，就开始执行，并对UI组件进行安全修改。这两个方法又有所区别，invokeLater()方法是异步的，即 EDT将将事件放到队列中就返回；而invokeAndWait()方法是同步的，即EDT将事件放到队列中等到其Runnable执行完毕才返回，所以 注意绝对不能使用EDT来调用invokeAndWait()方法，否则会导致死锁发生 。

如何改善Swing程序的响应性

        在上一篇文章中，曾经说过不能在EDT中执行耗时的任务，主要的原因是因为当EDT在执行这些耗时任务的时候，不能及时更新UI界面，这个时候整个界面是 处于“卡住”状态的，不能接受任何事件（如键盘输入等）和描绘界面，容易给用户一种程序“死掉”的感觉，非常不友好，比如下面的代码是不受欢迎的。

button.addActionListener(new ActionListener() {
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        writeHugeData();                    // 执行耗时的写文件任务
        jLabel.setText("Writting data..."); // 试图立刻改变 jLabel 的内容
    }
});

        这个时候我们应该很容易地想到使用一个新线程来处理writeHugeData()任务，即把耗时的任务从EDT中剥离出来，这个时候代码变成

button.addActionListener(new ActionListener() {
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        // 启动一个新线程来处理耗时工作
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                writeHugeData();
                jLabel.setText("Writting data...");
            }
        }).start();
    }
});

        上面的代码应该是很多人经常写的，但是 注意这里它违背了前面提到的一个注意事项：更新界面的操作必须由EDT中去完成 。也即上面修改jLabel状态的代码不能由新建的线程完成，否则程序随时存在着死锁的危险。然后，我们可以将上面的代码改成

button.addActionListener(new ActionListener() {
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                writeHugeData();
                // 将更新界面的代码放到事件队列中
                SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
                    public void run() {
                        jLabel.setText("Writting data...");
                    }
                });
            }
        }).start();
    }
});

        这个时候已经能解决所有问题了，但是如果这样做的话每次更新界面都需要新建一个Runnable的实例，对程序的性能有点浪费。其实最佳的方法应该是让一 个线程做好准备，运行和等待完成任务，这个线程我们称其为“任务线程”。EDT将负责搜集事件，使用同步化将其传递给等待的任务线程，并通过等待/通知机 制来告诉任务线程有新的要求。当任务线程完成了请求后，它将通过invokeLater()方法将更新界面的代码交给EDT去处理，然后任务线程将返回并 继续等待下一个通知。也就是在这样的背景下，SwingWorker类应运而生。

关于SwingWorke类

        SwingWorker类是在JavaSE6中才出现的，它的目的是为了简化程序员开发任务线程的工作，SwingWorker可以与各种UI组件在多线 程的环境下交互，而不用程序员去过多关注。一般使用SwingWorker的做法是创建一个SwingWorker的子类，然后重写其 doInBackground()、done()和process()方法来实现我们需要完成的功能。上面的代码可以继续修改为

button.addActionListener(new ActionListener() {
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        new SwingWorker<Long, Void>() {
            protected Long doInBackground() {
                // 执行耗时的写文件任务
                return writeHugeData();
            }
            protected void done() {
                try {
                    jLabel.setText("Writting data...");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.execute();
    }
});

测试程序

        下面通过一个程序来测试下让EDT去执行耗时任务所导致的后果，如下

/*
 * SynSwingDemo.java
 *
 * Created on 2009/11/27
 */

import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JCheckBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.SwingUtilities;
import javax.swing.SwingWorker;
import javax.swing.UIManager;

/**
 * 这是一个展示编写 Swing 程序时因为在 EDT 中执行了长时间的时间而导致
 * 界面无法及时更新的例子，例子通过对比来增强感受
 * @author zhouych
 * @since JDK 1.6
 */
public class SynSwingDemo extends JFrame {

    private JButton button;
    private JLabel jLabel;
    private JCheckBox checkBox;

    public SynSwingDemo() {
        super("EDT阻塞");
        initComponents();
        setSize(500, 200);
        setLayout(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }

    private void initComponents() {

        jLabel = new JLabel("显示信息");
        jLabel.setBounds(10, 10, 300, 25);
        this.add(jLabel);

        checkBox = new JCheckBox("是否让 EDT 阻塞");
        checkBox.setBounds(10, 50, 200, 25);
        this.add(checkBox);

        button = new JButton("点击执行长时间事件");
        button.setBounds(10, 90, 200, 25);
        this.add(button);

        button.addActionListener(new ActionListener() {

            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {

                jLabel.setText("程序正在写文件...");

                if (checkBox.isSelected()) {
                    // 如果让 EDT 阻塞
                    // 这是一个非常不好的编程习惯
                    long time = writeHugeData();
                    jLabel.setText("耗费时间为: " + time);
                } else {
                    // 如果 EDT 不阻塞，则使用 SwingWorker 来提高程序响应性
                    // 我们应该提倡这种做法
                    new SwingWorker<Long, Void>() {
                        @Override
                        protected Long doInBackground() {
                            return writeHugeData();
                        }
                        @Override
                        protected void done() {
                            try {
                                jLabel.setText("耗费时间为: " + get());
                            } catch (InterruptedException e1) {
                                e1.printStackTrace();
                            } catch (ExecutionException e2) {
                                e2.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }.execute();
                }
            }
        });
    }

    /**
     * 一个写巨大数据量的方法，需要长时间执行
     */
    public long writeHugeData() {
        try {
            long startTime = System.currentTimeMillis();

            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file.dat");
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(fos);
            // 写入数据
            for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
                dos.writeDouble(Math.random());
            }
            dos.flush();
            dos.close();
            fos.close();

            long endTime = System.currentTimeMillis();
            long time = endTime - startTime;

            return time;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 0L;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                SynSwingDemo frame = new SynSwingDemo();
                frame.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

        在运行上述程序的时候，请注意：

        1）请对比当点击按钮后jLabel的内容是否立刻改变；

        2）请对比在写入数据过程中checkBox是否能改变值；

        3）请对比在写入数据过程中的时候改变窗口的大小；

        4）……

        通过上面的测试，大家应该都已经初步了解到如何改善自己的Swing程序的交互性了，SwingWorker的作用非常大，在SUN的官方文献里有篇很不错的文章《 Improve Application Performance With SwingWorker in Java SE 6 》 ，并且William Chen已经将其翻译了出来，有兴趣的可以看下。