Java Swing開發中的線程安全
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，我們向組件發送請求并在單一線程中執行請求。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，而且解釋了我們為什么會選擇現在這樣的線程方案。本文包括以下內容：
單線程規則：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線程。規則的例外：有些操作保證是線程安全的。事件分發：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要求在事件派發線程中執行某些代碼。這個方法會立即返回，不會等待代碼執行完畢。invokeAndWait行為與invokeLater類似，除了這個方法會等待代碼執行完畢。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，不等待事件派發線程執行指定代碼。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方法會等事件派發線程執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：執行一項費時的任務而不必將事件派發線程鎖定。例子包括執行大量計算的情況，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：創建一個后臺線程來執行費時的操作。Timer：創建一個線程來執行或多次執行某些代碼，在兩次執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來執行或多次執行一項操作。你創建定時器的時候可以指定操作執行的頻率，并且你可以指定定時器的動作事件的監聽者。啟動定時器后，動作監聽者的actionPerformed方法會被調用來執行操作。定時器動作監聽者定義的actionPerformed方法將在事件派發線程中調用。這意味著你不必在其中使用invokeLater方法。這是一個使用Timer類來實現動畫循環的例子：
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publicclassAnimatorApplicationTimer extendsJFrameimplementsActionListener publicvoidstartAnimationelse } publicvoidstopAnimation publicvoidactionPerformed ... } |
在一個線程中執行所有的用戶界面代碼有這樣一些優點：組件開發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：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。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。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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