Swing多线程编程

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(java.lang.Runnable)

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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：
invokeLater(java.lang.Runnable)

--------------------------------------------------------------------------------

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：

    /**
     *@paramargs
     *            thecommandlinearguments
     */
    publicstaticvoid main(String args[]) {
        /**
         *在一般线程中，执行SPring容器的初始化
         */
        try {
            SpringUtil.getCtx();
        } catch (BeansException e) {
            /*
            *
            */
            e.printStackTrace();
        } catch (DocumentException e) {
            /*
            *
            */
            e.printStackTrace();
        }
        java.awt.EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
            publicvoid run() {
                new DiagramDesignerJFrame().setVisible(true);
            }
        });
    }

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。
/**
     *@returnsaveAsActionListener
     */
    public ActionListener getSaveAsActionListener() {
        if (this.saveAsActionListener == null) {
            this.saveAsActionListener = new ActionListener() {
                /**
                 *响应点击另存为按钮的事件的方法
                 */
                publicvoid actionPerformed(ActionEvent e) {
                    final SwingWorker worker = new SwingWorker() {

                        @Override
                        public Object construct() {
                            /*
                            *
                            */

                        try {
                            getJEditorPane1().fireControllerChangeListener();
                             return DiagramDesignerJFrame.serviceFinished;
                        } catch (DocumentException e1) {
                            /*
                             *
                             */
                            e1.printStackTrace();
                            JOptionPane.showMessageDialog(
                                    DiagramDesignerJFrame.this, "您的输入不符合xml格式要求！"
                                            + e1.getMessage());
                        } catch (Exception e1) {
                            /*
                             *
                             */
                            e1.printStackTrace();
                        }
                            returnnull;
                        }
                        /**
                         *执行完构造器后，在GUI上异步执行它。
                         */
                         publicvoid finished() {
                             saveAction();
                            }
                       
                    };
                    worker.start();
                   
               

                   

                }

            };

        }

        returnsaveAsActionListener;
    }

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。

评论

1 楼 lfrick 2011-01-17  

感谢指点，近期正准备深入研究一下swing。