J2ME中多線程網(wǎng)絡(luò)連接編程的分析
引言
J2ME(Java 2 Micro Edition)是Java 2的一個(gè)組成部分，它與J2SE、J2EE并稱。J2ME是一種高度優(yōu)化的Java運(yùn)行環(huán)境，主要針對消費(fèi)類電子設(shè)備的，例如蜂窩電話、可視電話、數(shù)字機(jī)頂盒和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等等。即J2ME是為消費(fèi)電子產(chǎn)品和手持設(shè)備量身定制的Java專用版本。
J2ME的出現(xiàn)使開發(fā)跨平臺的消費(fèi)類電子產(chǎn)品的應(yīng)用軟件成為可能。Java語言的與平臺無關(guān)的特性移植到小型電子設(shè)備上,允許移動(dòng)無線設(shè)備之間共享應(yīng)用程序。它提供了基于HTTP的高級Internet協(xié)議，使移動(dòng)電話能以Client/Server方式直接訪問Internet的全部信息，從而使得不同的Client訪問不同的資源。
在將來的無線通信時(shí)代中，大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序?qū)⒈婚_發(fā)出來去滿足無線移動(dòng)通訊的要求，而要充分的發(fā)揮無線移動(dòng)通訊設(shè)備的通信能力，J2ME網(wǎng)絡(luò)編程就變得尤為重要。那么為了高效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，就要利用Java語言的多線程編程機(jī)制。
J2ME的網(wǎng)絡(luò)連接框架（GCF）
通用連接框架（Generic Connection Framework，GCF）為資源有限的設(shè)備提供了一個(gè)可擴(kuò)展的、通用的I/O 框架。GCF 是一組在 javax.microedition.io 包中定義的接口。圖 1 顯示了 GCF 的類層次結(jié)構(gòu)。
圖1 GCF 的類層次結(jié)構(gòu)
在 GCF 中共定義了七個(gè)接口 ，其中 Connection 是最基本的連接類型。且同時(shí)提供了對數(shù)據(jù)包和流連接的支持。沿著層次結(jié)構(gòu)向下派生出提供更多功能的接口。例如， StreamConnection 接口支持輸入流和輸出流， ContentConnection接口又?jǐn)U展了 StreamConnection 接口以支持對流的內(nèi)容類型、數(shù)據(jù)長度和編碼格式的確定，HttpConnection接口又?jǐn)U展了ContentConnection接口以支持對于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP請求。如在框架層規(guī)定的適用于手機(jī)或雙向?qū)ず魴C(jī)的移動(dòng)信息設(shè)備框架MIDP(Mobile Information Device Profile)在其MIDP 1.0 規(guī)范只要求設(shè)備支持 HTTP 連接協(xié)議，而更新的 MIDP 2.0 規(guī)范要求同時(shí)支持 HTTP 和 HTTPS，后者提供了對更安全的網(wǎng)絡(luò)連接的支持。
網(wǎng)絡(luò)編程中的多線程
由于目標(biāo)設(shè)備具有內(nèi)存小,計(jì)算能力弱和電池供電等特點(diǎn),所以如何使應(yīng)用程序高效的運(yùn)行就成為開發(fā)中的一個(gè)大問題.尤其針對手機(jī)等移動(dòng)信息設(shè)備時(shí),無線通訊的特點(diǎn)又對我們的程序提出了更高的要求.從代碼優(yōu)化的角度,在網(wǎng)絡(luò)編程中引入多線程就顯得十分重要。
當(dāng)程序運(yùn)行的時(shí)候，Application Management Software(應(yīng)用管理軟件)首先初始化一個(gè)MIDlet,然后調(diào)用它的startApp()方法使得MIDlet進(jìn)入active狀態(tài)，這條程序分支就是主線程，它執(zhí)行其他的方法后都會(huì)返回到這個(gè)分支上來繼續(xù)執(zhí)行。然而網(wǎng)絡(luò)連接是個(gè)可能堵塞的操作，意味著它可能長時(shí)間都不返回。
在SUN公司的無線開發(fā)包WTK中模擬一段網(wǎng)絡(luò)連接程序運(yùn)行時(shí)，WTK會(huì)提示網(wǎng)絡(luò)連接工作可能會(huì)堵塞用戶輸入，需要?jiǎng)?chuàng)建另外一個(gè)線程去進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作。針對以上情況，引入多線程的處理機(jī)制。
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1. 利用Thread類與Runnable接口
編寫J2ME網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用程序的時(shí)候往往借助Command顯示部件，調(diào)用其事件處理函數(shù)完成網(wǎng)絡(luò)的連接工作，代碼框架如下：
public void commandAction(Command c, Displayable s) {
if(c==sendCommand){
requestConnect()；//連接方法
}
else if(
c==backCommand){
display.setCurrent(mainForm); }
else{
destroyApp(false);
notifyDestroyed(); }
}
// 獲取一個(gè)HTTP的連接
private void requestConnect() {
String url= URL.URLString
HttpConnection hpc = null;
try{
hpc = (HttpConnection)Connector.open(url);
int status = hpc.getResponseCode();
if(status != HttpConnection.HTTP_OK)
content = "聯(lián)機(jī)失敗!";
else
content = "已聯(lián)機(jī)!";
}
catch(IOException e){System.out.println(content);}
try{
if(hpc != null) hpc.close();
}
catch(IOException e2){}}
上面的程序工作原理可用圖2的工作原理圖a來表示。
圖2 工作原理圖a
分析圖2可以得出，如果這樣的網(wǎng)絡(luò)連接程序在手機(jī)上運(yùn)行，那么將可能長時(shí)間得不到響應(yīng)。因?yàn)檫B接工作只有一個(gè)主線程，所有的應(yīng)用都是在這個(gè)主線程當(dāng)中進(jìn)行的，如果此主線程不返回，那么就不能進(jìn)行后面的行為，用戶也不能進(jìn)行任何操作。
下面改進(jìn)一下程序，創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的ConnectPipe類來創(chuàng)建多線程。代碼如下：
//實(shí)現(xiàn)Runnable接口
…… public void run(){ requestConnect()；} } |
修改commandAction函數(shù)：
public void commandAction(Command c, Displayable s) {//創(chuàng)建新線程 new Thread(new ConnectPipe()).start()； } else if(c==backCommand){…… } } |
#p#
修改之后程序能夠較為順利的運(yùn)行，當(dāng)處理網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)候，啟動(dòng)一個(gè)線程后主線程會(huì)立刻返回，兩個(gè)線程并行，不會(huì)引發(fā)在此地堵塞。其工作原理可用圖3的工作原理圖b來表示。
圖3 工作原理圖b
詳細(xì)分析圖3，又發(fā)現(xiàn)盡管程序可以正常工作，但是每次用戶按下按鈕的時(shí)候都會(huì)有新的線程產(chǎn)生，這樣顯然不夠高效，同時(shí)，異步的行為又有可能使兩個(gè)線程間產(chǎn)生死鎖。幸好java中提供了wait()和notify()/notifyAll()來進(jìn)行線程間的通訊，協(xié)調(diào)同步問題。那么對應(yīng)本程序中的線程同步問題，設(shè)計(jì)思想如下：啟動(dòng)線程后，讓其進(jìn)入等待的狀態(tài)，當(dāng)用戶激活Command事件的時(shí)候喚醒線程，才讓其繼續(xù)運(yùn)行。代碼類似如下：
public synchronized void run() { try { wait(); }//線程等待 catch (InterruptedException ie) {}if (dealing) requestConnect(); } } public synchronized void deal() {notify();//喚醒線程 } |
其中dealing變量用于定義一個(gè)鎖，當(dāng)其為true時(shí)，當(dāng)前線程等待，直到用戶激活Command事件之后，調(diào)用deal()方法中的notify()喚醒當(dāng)前線程繼續(xù)運(yùn)行。這樣程序就顯得相當(dāng)?shù)母咝?，也在很大程度上避免了線程間的死鎖問題。其工作原理可用圖4的工作原理圖c來表示。
圖4 工作原理圖c
2. 利用系統(tǒng)類Timer和TimerTask
系統(tǒng)類Timer類是一個(gè)計(jì)時(shí)器，和TimerTask類結(jié)合可以來實(shí)現(xiàn)在MIDlet中定時(shí)執(zhí)行特定任務(wù)。需要說明的是每一個(gè)Timer對象實(shí)際上都是一個(gè)后臺運(yùn)行的獨(dú)立的線程。這是因?yàn)檎{(diào)度一次的任務(wù)都是由TimerTask類的實(shí)現(xiàn)對象負(fù)責(zé)，TimerTask類是一個(gè)抽象類，它的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，因此擴(kuò)展了必須實(shí)現(xiàn)的public void run()方法。
所以，在J2ME的網(wǎng)絡(luò)編程中，我們可以利用Timer類和TimerTask類來建立線程，完成網(wǎng)絡(luò)連接等工作。設(shè)計(jì)思想如下：創(chuàng)建一個(gè)Timer類計(jì)時(shí)器，一個(gè)完成網(wǎng)絡(luò)連接功能的TimerTask類，在系統(tǒng)空閑時(shí)，反復(fù)調(diào)度任務(wù)要求連接，直到連接成功，再調(diào)用TimerTask類的cancel()可以停止一個(gè)具體的調(diào)度任務(wù)。核心代碼類似如下：
class ConnectTimer implement TimerTask{
ConnectTimer (){
m_Timer = new Timer();//定義Timer
m_Timer.schedule(this,500,5000); //調(diào)度任務(wù)
}
……
public synchronized void run(){
requestConnect()；//連接方法
cancel();//取消任務(wù)
}
}
public void commandAction(Command c, Displayable s) {
if(c==sendCommand){
new ConnectTimer；}
else if(c==backCommand){
……
}
}
結(jié)束語
綜上所述，在J2ME的應(yīng)用開發(fā)中網(wǎng)絡(luò)程序的設(shè)計(jì)具有重要的地位，而編程的關(guān)鍵又在于編寫高效友好的J2ME網(wǎng)絡(luò)連接程序。通過Java語言內(nèi)置的多線程處理機(jī)制，利用線程進(jìn)行同步并行處理，解決了網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的阻塞問題，達(dá)到了程序高效運(yùn)行的目的。
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