淺析Swing線程模型和EDT
最近我用Swing寫一個(gè)測試工具，在閱讀我要測試的軟件的codes的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)他在更新UI的時(shí)候大量的用到了SwingUtilities的invokelater方法。我以前做Swing的應(yīng)用比較少，大學(xué)時(shí)代為數(shù)不多的幾次寫Swing程序，我記得都是在main方法里面直接創(chuàng)建Frame和更新界面Embarrassed。
以前，我會(huì)這么寫：
- import java.awt.Color;
- import javax.swing.*;
- public class OldSwingDemo {
- public static void main(String[] argv) {
- JLabel bulletin = new JLabel("Hello,World!", JLabel.CENTER);
- JFrame frame = new JFrame("Bulletin");
- frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
- frame.getContentPane().add(bulletin);
- frame.setSize(200, 150);
- frame.setVisible(true);
- bulletin.setForeground(Color.RED);
- }
- }
所以我仔細(xì)搜了一下相關(guān)資料，了解到了Swing的單線程模型和EDT(Event-Dispatch-Thread),才發(fā)現(xiàn)我原來的做法是非常危險(xiǎn)的，遂總結(jié)如下：
Java Swing是一個(gè)單線程圖形庫，里面的絕大多數(shù)代碼不是線程安全(thread-safe)的,看看Swing各個(gè)組件的API,你可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)沒有做同步等線程安全的處理，這意味著它并不是在任何地方都能隨便調(diào)用的（假如你不是在做實(shí)驗(yàn)的話），在不同線程里面隨便使用這些API去更新界面元素如設(shè)置值，更新顏色很可能會(huì)出現(xiàn)問題。
雖然Swing的API不是線程安全，但是如果你按照規(guī)范寫代碼（這個(gè)規(guī)范后面說），Swing框架用了其他方式來保障線程安全，那就是Event Queue和EDT,我們先來看一幅圖：
從上圖我們可以形象的看到，在GUI界面上發(fā)出的請求事件如窗口移動(dòng)，刷新，按鈕點(diǎn)擊，不管是單個(gè)的還是并發(fā)的，都會(huì)被放入事件隊(duì)列(Event Queue)里面進(jìn)行排隊(duì)，然后事件分發(fā)線程（Event Dispatch Thread）會(huì)將它們一個(gè)一個(gè)取出，分派到相應(yīng)的事件處理方法。前面我們之所以說Swing是單線程圖形包就是因?yàn)樘幚鞧UI事件的事件分發(fā)線程只有一個(gè)，只要你不停止這個(gè)GUI程序，EDT就會(huì)永不間斷去處理請求。
那這種“單線程隊(duì)列模型”的好處是什么呢？在ITPUB的javagui的《深入淺出Swing事件分發(fā)線程》文中總結(jié)了兩點(diǎn)：
（1）將同步操作轉(zhuǎn)為異步操作
（2）將并行處理轉(zhuǎn)換為串行順序處理
我覺得還可以補(bǔ)充一點(diǎn)：(3)極大地簡化了界面編程。如果是多線程的模型的話，所有事件處理改成異步線程中進(jìn)行，那么界面元素的的同步訪問就要開發(fā)人員自己來做處理，想想也很復(fù)雜，所以也就難怪目前大多數(shù)GUI框架都是采用的是這種單線程的模型。
那我們我們需要注意什么和遵循什么原則呢？
在《JFC Swing Tutorial》中在如何保持“操作GUI代碼線程安全”上做了一個(gè)很好的總結(jié)：
To avoid the possibility of deadlock, you must take extreme care that Swing components and models are modified or queried only from the event-dispatching thread. As long as your program creates its GUI from the event-dispatching thread and modifies the GUI only from event handlers, it is thread safe.
只要你是在EDT中創(chuàng)建GUI，在事件處理器中修改GUI的，那么你的代碼在Swing這塊就是線程安全的。
所以前面的代碼應(yīng)該修改成這樣：
- import java.awt.Color;
- import javax.swing.JFrame;
- import javax.swing.JLabel;
- import javax.swing.SwingUtilities;
- public class NewSwingDemo {
- public static void main(String[] argv) {
- SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- constructUI();
- }
- });
- }
- private static void constructUI() {
- JLabel bulletin = new JLabel("Hello,World!", JLabel.CENTER);
- JFrame frame = new JFrame("Bulletin");
- frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
- frame.getContentPane().add(bulletin);
- frame.setSize(200, 150);
- frame.setVisible(true);
- bulletin.setForeground(Color.RED);
- }
- }
但是除了線程安全外，還有兩點(diǎn)我們需要注意和理解：
- 那種特別耗時(shí)的任務(wù)不應(yīng)該把它放到EDT中，否則這個(gè)應(yīng)用程序會(huì)變得無法響應(yīng)。因?yàn)镋DT會(huì)忙于執(zhí)行你的耗時(shí)的任務(wù)，而無暇顧及其他GUI事件。（沒辦法啊，那么多活堆在那，EDT一個(gè)人挑，做男人難啊，做EDT更難!）
- 如果你在其他線程訪問和修改GUI組件，那么你必須要使用SwingUtilities. invokeAndWait(), SwingUtilities. invokeLater() 。他們的倆的都有一個(gè)相同的作用就是將要執(zhí)行的任務(wù)放入事件隊(duì)列(Event Queue)中，好讓EDT允許事件派發(fā)線程調(diào)用另一個(gè)線程中的任意一個(gè)代碼塊。
那么invokeLater()和invokeAndWait()的有什么區(qū)別呢？
單純從字面上來理解public static void invokeLater(Runnable doRun)就是指里面的Runnable運(yùn)行體會(huì)在稍后被調(diào)用運(yùn)行,整個(gè)執(zhí)行是異步的。
public static void invokeAndWait(Runnable doRun)就是指里面定義的Runnable運(yùn)行體會(huì)調(diào)用運(yùn)行并等待結(jié)果返回,是同步的。
下面用兩個(gè)例子來展示他們的區(qū)別：
（1）
- public class SwingDemoInvokeAndWait {
- public static void main(String[] argv) throws InterruptedException, InvocationTargetException {
- SwingUtilities.invokeAndWait(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- constructUI();
- }
- });
- final Runnable doHelloWorld = new Runnable() {
- public void run() {
- System.out.println("Hello World on " + Thread.currentThread());
- }
- };
- Thread appThread = new Thread() {
- public void run() {
- try {
- SwingUtilities.invokeAndWait(doHelloWorld);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("Finished on " + Thread.currentThread());
- }
- };
- appThread.start();
- }
- private static void constructUI() {
- JLabel bulletin = new JLabel("Hello,World!", JLabel.CENTER);
- JFrame frame = new JFrame("Bulletin");
- frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
- frame.getContentPane().add(bulletin);
- frame.setSize(200, 150);
- frame.setVisible(true);
- bulletin.setForeground(Color.RED);
- }
- }
由于doHelloWorld是在invokeAndWait中被執(zhí)行的，所以 一定會(huì)等待doHelloWorld方法的執(zhí)行并返回，即”Hello World on”一定會(huì)在”Finished on”前顯示出來。
（2）
- import java.awt.Color;
- import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
- import javax.swing.JFrame;
- import javax.swing.JLabel;
- import javax.swing.SwingUtilities;
- public class SwingDemoInvokeLater {
- public static void main(String[] argv) throws InterruptedException, InvocationTargetException {
- final Runnable doHelloWorld = new Runnable() {
- public void run() {
- System.out.println("Hello World on " + Thread.currentThread());
- }
- };
- Thread appThread = new Thread() {
- public void run() {
- try {
- SwingUtilities.invokeLater(doHelloWorld);
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("Finished on " + Thread.currentThread()+",but this might well be displayed before the other message.");
- }
- };
- appThread.start();
- }
- private static void constructUI() {
- JLabel bulletin = new JLabel("Hello,World!", JLabel.CENTER);
- JFrame frame = new JFrame("Bulletin");
- frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
- frame.getContentPane().add(bulletin);
- frame.setSize(200, 150);
- frame.setVisible(true);
- bulletin.setForeground(Color.RED);
- }
- }
由于doHelloWorld是在invokeLater中被執(zhí)行的，因而“Finished on”有可能出現(xiàn)在其他信息的前面比如”Hello World On”。
參考資料：
(1)Swing Threading and The event-dispatch thread
(2)Section 9.1. Why are GUIs Single-threaded? - Java Concurrency in Practice
(3)How to Use Threads - JFC Swing Tutorial, The: A Guide to Constructing GUIs, Second Edition
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