摘要:
本文论述了怎样开发多线程的Swing程序,从而提高Swing程序的响应速度和性能。
近期,我将推出一系列研究Swing程序的文章,这也算是为了向Swing这个优秀的GUI库的设计者致敬吧!
Swing这种优秀的GUI库一直不能占领桌面市场,实在令人费解,今天,我就用我的努力,为java在桌面市场的成功尽我微薄之力吧!
Swing的单线程开发机制
多线程开发,显然要比单线程开发有趣、高效、美妙得多。特别是在Java这种天生支持多线程的语言中,更是如此。可是,Java最重要的组成部分Swing确是单线程的!
并非只有Swing是单线程的,大多数GUI库都是单线程的。因为,在GUI的事件处理中,事件和处理事件的底层资源是如此的复杂,以至于使用多线程开发,很难避免死锁和资源竞争问题的发生。而且,如果锁定太多系统资源,对GUI的系统性能将会造成消极影响。
因此,Swing被开发成了一个基于事件队列的单线程编程模型。GUI上的事件,一个个依次在“事件派发线程”上执行,不会发生事件对资源的争夺。
Java.awt.EventQueue类,就执行这个功能。
EventQueue 是一个与平台无关的类,它将来自于基础同位体类和受信任的应用程序类的事件列入队列。
它封装了异步事件指派机制,该机制从队列中提取事件,然后通过对此 EventQueue 调用 dispatchEvent(AWTEvent) 方法来指派这些事件(事件作为参数被指派)。该机制的特殊行为是与实现有关的。指派实际排入到该队列中的事件(注意,正在发送到 EventQueue 中的事件可以被合并)的惟一要求是:
按顺序。
也就是说,不允许同时从该队列中指派多个事件。
指派顺序与它们排队的顺序相同。
也就是说,如果 AWTEvent A 比 AWTEvent B 先排入到 EventQueue 中,那么事件 B 不能在事件 A 之前被指派。
一些浏览器将不同基本代码中的 applet 分成独立的上下文,并在这些上下文之间建立一道道墙。在这样的场景中,每个上下文将会有一个 EventQueue。其他浏览器将所有的 applet 放入到同一个上下文中,这意味着所有 applet 只有一个全局 EventQueue。该行为是与实现有关的。有关更多信息,请参照浏览器的文档。
所有Swing/AWT事件的处理方法,都被放到唯一的“事件派发线程”中执行。
一般,我们使用EventQueue类的2个方法,将事件处理方法放到“事件派发线程”中执行。
invokeLater
public static void invokeLater(Runnable runnable)
导致
runnable
的 run
方法在 EventQueue
的指派线程上被调用。在所有挂起事件被处理后才发生。参数:
runnable
- Runnable
,其 run
方法应该在 EventQueue
上同步执行从以下版本开始:
1.2
另请参见:
invokeAndWait
public static void invokeAndWait(Runnable runnable)
throws InterruptedException,
InvocationTargetException
导致
runnable
的 run
方法在 EventQueue
的指派线程上被调用。在所有挂起事件被处理后才发生。在这发生之前调用被阻塞。如果从事件指派线程进行调用,则该方法将抛出 Error。参数:
runnable
- Runnable
,其 run
方法应该在 EventQueue
上同步执行抛出:
InterruptedException
- 如果另一个线程已经中断了该线程InvocationTargetException
- 如果运行 runnable
时抛出一个 throwable从以下版本开始:
1.2
另请参见:
设计Swing的UI组件的执行,一般都需要运行在“事件派发线程”上。
Swing单线程开发引起的问题
Java是一种多线程编程语言。多线程给程序带来了并发的好处。Swing单线程开发的一个问题是,如果在“事件派发线程”上执行的运算太多,那么GUI界面就会停住,系统响应和运算就会非常缓慢。
既然,“事件派发线程”是为了处理GUI事件而设的,那么,我们只应该把GUI事件处理相关的代码,放在“事件派发线程”中执行。其他与界面无关的代码,应该放在Java其他的线程中执行。
这样,我们在Swing的事件处理中,仍然使用Swing的单线程编程模型,而其他业务操作均使用多线程编程模型,这就可以大大提高Swing程序的响应和运行速度,充分运用Java多线程编程的优势。
Swing程序的线程
Swing应用程序的线程,分为两种,一种是“事件派发线程”,实际上只有唯一的一条线程;另一种是一般的Java线程,可以有无数条线程。
与系统事件处理相关的代码,需要运行在“事件派发线程”中。一般就是Swing的UI组件。Swing组件,由于包含了SwingUI组件,所以常常也需要运行在“事件派发线程”中。
与业务相关的代码,特别是大计算量,或者涉及到IO,网络,等待资源等耗时的操作,需要放置到一个独立的Java线程中,实现并行运算,提高性能。
Swing程序线程应用示例
下面,我以一个一般的Swing程序为例,具体说明Swing多线程编程应该怎样进行。
1,JFrame子类:
public class DiagramDesignerJFrame extends javax.swing.JFrame {…}
这是一个JFrame的子类,是一个顶级窗口。顶级窗口,就是一个从操作系统中拿到的窗口。Java可以在这个窗口中使用从操作系统得到的画笔,绘制出Swing需要的GUI。
2,main方法:
1 /** 2 *@paramargs 3 * thecommandlinearguments 4 */ 5 publicstaticvoid main(String args[]) { 6 /** 7 *在一般线程中,执行SPring容器的初始化 8 */ 9 try { 10 SpringUtil.getCtx(); 11 } catch (BeansException e) { 12 /* 13 * 14 */ 15 e.printStackTrace(); 16 } catch (DocumentException e) { 17 /* 18 * 19 */ 20 e.printStackTrace(); 21 } 22 java.awt.EventQueue.invokeLater(new Runnable() { 23 publicvoid run() { 24 new DiagramDesignerJFrame().setVisible(true); 25 } 26 }); 27 } 28
首先,我们在一般Java线程中,执行Spring容器的初始化。这是非常大量的计算,而且与操作系统事件根本没有关系。
然后,我们在“事件派发线程”中异步执行对JFrame的子类的实例化和可视化。
new DiagramDesignerJFrame()这个实例化操作,是在“事件派发线程”中执行的;
setVisible(true)也是在“事件派发线程”中执行的。
控制器中多线程的运用
Swing是MVC模式设计的典范。其控制器,就是事件监听器,一般实现为内部类。Swing各个组件都可以注册非常多的事件监听器,也就是“控制器”。
Swing的UI组件,是其界面View。各个Swing组件的Model是其模型。
一般,用户在Swing的UI组件上执行操作,激发事件,然后由控制器进行处理,修改Swing组件的Model。Model又激发Java事件(而非操作系统事件),使UI根据新的Model值重绘。
我们在“控制器”中会调用业务代码,这些代码可能会很耗时。调用结束以后,常常又会调用Swing组件的方法,更新Swing应用程序的外观。
因此,我们应该在Swing的控制器中,把调用业务方法的代码,交给一个新建的一般Java线程去执行。执行完毕之后,再在“事件派发线程”中执行Swing组件更新代码。
下面是执行“另存为”功能的控制器。它首先保存Swing组件中的数据,然后打开文件选择其对话框,让用户选择要保存到哪个文件中。
1 /** 2 *@returnsaveAsActionListener 3 */ 4 public ActionListener getSaveAsActionListener() { 5 if (this.saveAsActionListener == null) { 6 this.saveAsActionListener = new ActionListener() { 7 /** 8 *响应点击另存为按钮的事件的方法 9 */ 10 publicvoid actionPerformed(ActionEvent e) { 11 final SwingWorker worker = new SwingWorker() { 12 13 @Override 14 public Object construct() { 15 /* 16 * 17 */ 18 19 try { 20 getJEditorPane1().fireControllerChangeListener(); 21 return DiagramDesignerJFrame.serviceFinished; 22 } catch (DocumentException e1) { 23 /* 24 * 25 */ 26 e1.printStackTrace(); 27 JOptionPane.showMessageDialog( 28 DiagramDesignerJFrame.this, "您的输入不符合xml格式要求!" 29 + e1.getMessage()); 30 } catch (Exception e1) { 31 /* 32 * 33 */ 34 e1.printStackTrace(); 35 } 36 returnnull; 37 } 38 /** 39 *执行完构造器后,在GUI上异步执行它。 40 */ 41 publicvoid finished() { 42 saveAction(); 43 } 44 45 }; 46 worker.start(); 47 48 49 50 51 52 } 53 54 }; 55 56 } 57 58 returnsaveAsActionListener; 59 } 60
SwingWorker这个Swing多线程开发的助手类
上面的例子中用到了SwingWorker这个Swing多线程开发的助手类。在JDK6中,这个类已经作为Swing的一部分。这里,我使用的是JDK5,因此,我是使用了之前SUN创建的SwingWorker类。
其中,public Object construct() {…}
这个方法中的代码,运行在一个新建的一般Java线程中。我们把耗时的业务方法放在这个方法中执行。
publicvoid finished() {…}
这个方法中的代码,运行在“事件派发线程”中,是立即返回的。saveAction()显示了一个文件选择其对话框,应该在这里执行!
只有当construct()执行完毕后,才会执行finished()方法。
结语
上面就是关于Swing多线程开发的一些论述。注意到Swing单线程事件队列开发模型这个事实,你就能够合理的把代码分配到一般Java线程和Swing事件派发线程中,提高Swing应用的性能。