14.5 回顾runnable · Java 编程思想

# 14.5 回顾runnable 在本章早些时候，我曾建议大家在将一个程序片或主`Frame`当作`Runnable`的实现形式之前，一定要好好地想一想。若采用那种方式，就只能在自己的程序中使用其中的一个线程。这便限制了灵活性，一旦需要用到属于那种类型的多个线程，就会遇到不必要的麻烦。当然，如果必须从一个类继承，而且想使类具有线程处理能力，则`Runnable`是一种正确的方案。本章最后一个例子对这一点进行了剖析，制作了一个`RunnableCanvas`类，用于为自己描绘不同的颜色（`Canvas`是“画布”的意思）。这个应用被设计成从命令行获得参数值，以决定颜色网格有多大，以及颜色发生变化之间的`sleep()`有多长。通过运用这些值，大家能体验到线程一些有趣而且可能令人费解的特性： ``` //: ColorBoxes.java // Using the Runnable interface import java.awt.*; import java.awt.event.*; class CBox extends Canvas implements Runnable { private Thread t; private int pause; private static final Color[] colors = { Color.black, Color.blue, Color.cyan, Color.darkGray, Color.gray, Color.green, Color.lightGray, Color.magenta, Color.orange, Color.pink, Color.red, Color.white, Color.yellow }; private Color cColor = newColor(); private static final Color newColor() { return colors[ (int)(Math.random() * colors.length) ]; } public void paint(Graphics g) { g.setColor(cColor); Dimension s = getSize(); g.fillRect(0, 0, s.width, s.height); } public CBox(int pause) { this.pause = pause; t = new Thread(this); t.start(); } public void run() { while(true) { cColor = newColor(); repaint(); try { t.sleep(pause); } catch(InterruptedException e) {} } } } public class ColorBoxes extends Frame { public ColorBoxes(int pause, int grid) { setTitle("ColorBoxes"); setLayout(new GridLayout(grid, grid)); for (int i = 0; i < grid * grid; i++) add(new CBox(pause)); addWindowListener(new WindowAdapter() { public void windowClosing(WindowEvent e) { System.exit(0); } }); } public static void main(String[] args) { int pause = 50; int grid = 8; if(args.length > 0) pause = Integer.parseInt(args[0]); if(args.length > 1) grid = Integer.parseInt(args[1]); Frame f = new ColorBoxes(pause, grid); f.setSize(500, 400); f.setVisible(true); } } ///:~ ``` `ColorBoxes`是一个典型的应用（程序），有一个构造器用于设置GUI。这个构造器采用`int grid`的一个参数，用它设置`GridLayout`（网格布局），使每一维里都有一个`grid`单元。随后，它添加适当数量的`CBox`对象，用它们填充网格，并为每一个都传递`pause`值。在`main()`中，我们可看到如何对`pause`和`grid`的默认值进行修改（如果用命令行参数传递）。 `CBox`是进行正式工作的地方。它是从`Canvas`继承的，并实现了`Runnable`接口，使每个`Canvas`也能是一个`Thread`。记住在实现`Runnable`的时候，并没有实际产生一个`Thread`对象，只是一个拥有`run()`方法的类。因此，我们必须明确地创建一个`Thread`对象，并将`Runnable`对象传递给构造器，随后调用`start()`（在构造器里进行）。在`CBox`里，这个线程的名字叫作`t`。请留意数组`colors`，它对`Color`类中的所有颜色进行了列举（枚举）。它在`newColor()`中用于产生一种随机选择的颜色。当前的单元（格）颜色是`cColor`。 `paint()`则相当简单——只是将颜色设为`cColor`，然后用那种颜色填充整张画布（`Canvas`）。在`run()`中，我们看到一个无限循环，它将`cColor`设为一种随机颜色，然后调用`repaint()`把它显示出来。随后，对线程执行`sleep()`，使其“休眠”由命令行指定的时间长度。由于这种设计模式非常灵活，而且线程处理同每个`Canvas`元素都紧密结合在一起，所以在理论上可以生成任意多的线程（但在实际应用中，这要受到JVM能够从容对付的线程数量的限制）。这个程序也为我们提供了一个有趣的评测基准，因为它揭示了不同JVM机制在速度上造成的戏剧性的差异。 ## 14.5.1 过多的线程有些时候，我们会发现`ColorBoxes`几乎陷于停顿状态。在我自己的机器上，这一情况在产生了`10×10`的网格之后发生了。为什么会这样呢？自然地，我们有理由怀疑AWT对它做了什么事情。所以这里有一个例子能够测试那个猜测，它产生了较少的线程。代码经过了重新组织，使一个`Vector`实现了`Runnable`，而且那个`Vector`容纳了数量众多的色块，并随机挑选一些进行更新。随后，我们创建大量这些`Vector`对象，数量大致取决于我们挑选的网格维数。结果便是我们得到比色块少得多的线程。所以假如有一个速度的加快，我们就能立即知道，因为前例的线程数量太多了。如下所示： ``` //: ColorBoxes2.java // Balancing thread use import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.util.*; class CBox2 extends Canvas { private static final Color[] colors = { Color.black, Color.blue, Color.cyan, Color.darkGray, Color.gray, Color.green, Color.lightGray, Color.magenta, Color.orange, Color.pink, Color.red, Color.white, Color.yellow }; private Color cColor = newColor(); private static final Color newColor() { return colors[ (int)(Math.random() * colors.length) ]; } void nextColor() { cColor = newColor(); repaint(); } public void paint(Graphics g) { g.setColor(cColor); Dimension s = getSize(); g.fillRect(0, 0, s.width, s.height); } } class CBoxVector extends Vector implements Runnable { private Thread t; private int pause; public CBoxVector(int pause) { this.pause = pause; t = new Thread(this); } public void go() { t.start(); } public void run() { while(true) { int i = (int)(Math.random() * size()); ((CBox2)elementAt(i)).nextColor(); try { t.sleep(pause); } catch(InterruptedException e) {} } } } public class ColorBoxes2 extends Frame { private CBoxVector[] v; public ColorBoxes2(int pause, int grid) { setTitle("ColorBoxes2"); setLayout(new GridLayout(grid, grid)); v = new CBoxVector[grid]; for(int i = 0; i < grid; i++) v[i] = new CBoxVector(pause); for (int i = 0; i < grid * grid; i++) { v[i % grid].addElement(new CBox2()); add((CBox2)v[i % grid].lastElement()); } for(int i = 0; i < grid; i++) v[i].go(); addWindowListener(new WindowAdapter() { public void windowClosing(WindowEvent e) { System.exit(0); } }); } public static void main(String[] args) { // Shorter default pause than ColorBoxes: int pause = 5; int grid = 8; if(args.length > 0) pause = Integer.parseInt(args[0]); if(args.length > 1) grid = Integer.parseInt(args[1]); Frame f = new ColorBoxes2(pause, grid); f.setSize(500, 400); f.setVisible(true); } } ///:~ ``` 在`ColorBoxes2`中，我们创建了`CBoxVector`的一个数组，并对其初始化，使其容下各个`CBoxVector`网格。每个网格都知道自己该“睡眠”多长的时间。随后为每个`CBoxVector`都添加等量的`Cbox2`对象，而且将每个`Vector`都告诉给`go()`，用它来启动自己的线程。 `CBox2`类似`CBox`——能用一种随机选择的颜色描绘自己。但那就是`CBox2`能够做的全部工作。所有涉及线程的处理都已移至`CBoxVector`进行。 `CBoxVector`也可以拥有继承的`Thread`，并有一个类型为`Vector`的成员对象。这样设计的好处就是`addElement()`和`elementAt()`方法可以获得特定的参数以及返回值类型，而不是只能获得常规Object（它们的名字也可以变得更短）。然而，这里采用的设计表面上看需要较少的代码。除此以外，它会自动保留一个`Vector`的其他所有行为。由于`elementAt()`需要大量进行“封闭”工作，用到许多括号，所以随着代码主体的扩充，最终仍有可能需要大量代码。和以前一样，在我们实现`Runnable`的时候，并没有获得与`Thread`配套提供的所有功能，所以必须创建一个新的`Thread`，并将自己传递给它的构造器，以便正式“启动”——`start()`——一些东西。大家在`CBoxVector`构造器和`go()`里都可以体会到这一点。`run()`方法简单地选择`Vector`里的一个随机元素编号，并为那个元素调用`nextColor()`，令其挑选一种新的随机颜色。运行这个程序时，大家会发现它确实变得更快，响应也更迅速（比如在中断它的时候，它能更快地停下来）。而且随着网格尺寸的壮大，它也不会经常性地陷于“停顿”状态。因此，线程的处理又多了一项新的考虑因素：必须随时检查自己有没有“太多的线程”（无论对什么程序和运行平台）。若线程太多，必须试着使用上面介绍的技术，对程序中的线程数量进行“平衡”。如果在一个多线程的程序中遇到了性能上的问题，那么现在有许多因素需要检查： (1) 对`sleep`，`yield()`以及／或者`wait()`的调用足够多吗？ (2) `sleep()`的调用时间足够长吗？ (3) 运行的线程数是不是太多？ (4) 试过不同的平台和JVM吗？象这样的一些问题是造成多线程应用程序的编制成为一种“技术活”的原因之一。