java截獲標準輸出（2）(轉)
java截獲標準輸出（2）(轉)[@more@]startByteArrayReaderThread()方法是整個類真正的關鍵所在。這個方法的目標很簡單，就是建立一個定期地檢查 ByteArrayOutputStream緩衝區的執行緒。緩衝區中找到的所有資料都被提取到一個byte陣列，然後寫入到 PipedOutputStream。由於PipedOutputStream對應的PipedInputStream由getInputStream ()返回，從該輸入流讀取資料的執行緒都將讀取到原先傳送給ByteArrayOutputStream的資料。前面提到，LoopedStreams類解決了管道流存在的前二個問題，我們來看看這是如何實現的。
ByteArrayOutputStream具有根據需要擴充套件其內部緩衝區的能力。由於存在“完全緩衝”，執行緒向getOutputStream ()返回的流寫入資料時不會被阻塞。因而，第一個問題不會再給我們帶來麻煩。另外還要順便說一句，ByteArrayOutputStream的緩衝區永遠不會縮減。例如，假設在能夠提取資料之前，有一塊500 K的資料被寫入到流，緩衝區將永遠保持至少500 K的容量。如果這個類有一個方法能夠在資料被提取之後修正緩衝區的大小，它就會更完善。
第二個問題得以解決的原因在於，實際上任何時候只有一個執行緒向PipedOutputStream寫入資料，這個執行緒就是由 startByteArrayReaderThread()建立的執行緒。由於這個執行緒完全由LoopedStreams類控制，我們不必擔心它會產生 IOException異常。
LoopedStreams類還有一些細節值得提及。首先，我們可以看到byteArrayOS和pipedIS實際上分別是 ByteArrayOutputStream和PipedInputStream的派生類的例項，也即在它們的close()方法中加入了特殊的行為。如果一個LoopedStreams物件的使用者關閉了輸入或輸出流，在startByteArrayReaderThread()中建立的執行緒必須關閉。覆蓋後的close()方法把keepRunning標記設定成false以關閉執行緒。另外，請注意startByteArrayReaderThread ()中的同步塊。要確保在toByteArray()呼叫和reset()呼叫之間ByteArrayOutputStream緩衝區不被寫入流的執行緒修改，這是必不可少的。由於ByteArrayOutputStream的write()方法的所有版本都在該流上同步，我們保證了 ByteArrayOutputStream的內部緩衝區不被意外地修改。
注意LoopedStreams類並不涉及管道流的第三個問題。該類的getInputStream()方法返回 PipedInputStream。如果一個執行緒從該流讀取，一段時間後終止，下次資料從ByteArrayOutputStream緩衝區傳輸到 PipedOutputStream時就會出現IOException異常。
二、捕獲Java控制檯輸出
Listing 5的ConsoleTextArea類擴充套件Swing JTextArea捕獲控制檯輸出。不要對這個類有這麼多程式碼感到驚訝，必須指出的是，ConsoleTextArea類有超過50%的程式碼用來進行測試。
【Listing 5：截獲Java控制檯輸出】
import java.io.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;
import javax.swing.text.*;
public class ConsoleTextArea extends JTextArea {
public ConsoleTextArea(InputStream[] inStreams) {
for(int i = 0; i < inStreams.length; ++i)
startConsoleReaderThread(inStreams);
} // ConsoleTextArea()
public ConsoleTextArea() throws IOException {
final LoopedStreams ls = new LoopedStreams();
// 重定向System.out和System.err
PrintStream ps = new PrintStream(ls.getOutputStream());
System.setOut(ps);
System.setErr(ps);
startConsoleReaderThread(ls.getInputStream());
} // ConsoleTextArea()
private void startConsoleReaderThread(
InputStream inStream) {
final BufferedReader br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(inStream));
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
try {
String s;
Document doc = getDocument();
while((s = br.readLine()) != null) {
boolean caretAtEnd = false;
caretAtEnd = getCaretPosition() == doc.getLength() ?
true : false;
sb.setLength(0);
append(sb.append(s).append(´ ´).toString());
if(caretAtEnd)
setCaretPosition(doc.getLength());
}
}
catch(IOException e) {
JOptionPane.showMessageDialog(null,
"從BufferedReader讀取錯誤：" + e);
System.exit(1);
}
}
}).start();
} // startConsoleReaderThread()
// 該類剩餘部分的功能是進行測試
public static void main(String[] args) {
JFrame f = new JFrame("ConsoleTextArea測試");
ConsoleTextArea consoleTextArea = null;
try {
consoleTextArea = new ConsoleTextArea();
}
catch(IOException e) {
System.err.println(
"不能建立LoopedStreams：" + e);
System.exit(1);
}
consoleTextArea.setFont(java.awt.Font.decode("monospaced"));
f.getContentPane().add(new JScrollPane(consoleTextArea),
java.awt.BorderLayout.CENTER);
f.setBounds(50, 50, 300, 300);
f.setVisible(true);
f.addWindowListener(new java.awt.event.WindowAdapter() {
public void windowClosing(
java.awt.event.WindowEvent evt) {
System.exit(0);
}
});
// 啟動幾個寫操作執行緒向
// System.out和System.err輸出
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #1", System.err, 920, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #2", System.out, 500, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #3", System.out, 200, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #4", System.out, 1000, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #5", System.err, 850, 50);
} // main()
private static void startWriterTestThread(
final String name, final PrintStream ps,
final int delay, final int count) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for(int i = 1; i <= count; ++i) {
ps.println("***" + name + ", hello !, i=" + i);
try {
Thread.sleep(delay);
}
catch(InterruptedException e) {}
}
}
}).start();
} // startWriterTestThread()
} // ConsoleTextArea
main()方法建立了一個JFrame，JFrame包含一個ConsoleTextArea的例項。這些程式碼並沒有什麼特別之處。Frame 顯示出來之後，main()方法啟動一系列的寫操作執行緒，寫操作執行緒向控制檯流輸出大量資訊。ConsoleTextArea捕獲並顯示這些資訊，如圖一所示。
ConsoleTextArea提供了兩個建構函式。沒有引數的建構函式用來捕獲和顯示所有寫入到控制檯流的資料，有一個InputStream []引數的建構函式轉發所有從各個陣列元素讀取的資料到JTextArea。稍後將有一個例子顯示這個建構函式的用處。首先我們來看看沒有引數的 ConsoleTextArea建構函式。這個函式首先建立一個LoopedStreams物件；然後請求Java執行時環境把控制檯輸出轉發到 LoopedStreams提供的OutputStream；最後，建構函式呼叫startConsoleReaderThread()，建立一個不斷地把文字行追加到JTextArea的執行緒。注意，把文字追加到JTextArea之後，程式小心地保證了插入點的正確位置。
一般來說，Swing部件的更新不應該在AWT事件分派執行緒（AWT Event Dispatch Thread，AEDT）之外進行。對於本例來說，這意味著所有把文字追加到JTextArea的操作應該在AEDT中進行，而不是在 startConsoleReaderThread()方法建立的執行緒中進行。然而，事實上在Swing中向JTextArea追加文字是一個執行緒安全的操作。讀取一行文字之後，我們只需呼叫JText.append()就可以把文字追加到JTextArea的末尾。
三、捕獲其他程式的控制檯輸出
在JTextArea中捕獲Java程式自己的控制檯輸出是一回事，去捕獲其他程式（甚至包括一些非Java程式）的控制檯資料又是另一回事。 ConsoleTextArea提供了捕獲其他應用的輸出時需要的基礎功能，Listing 6的AppOutputCapture利用ConsoleTextArea，擷取其他應用的輸出資訊然後顯示在ConsoleTextArea中。
【Listing 6：截獲其他程式的控制檯輸出】
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import javax.swing.*;
public class AppOutputCapture {
private static Process process;
public static void main(String[] args) {
if(args.length == 0) {
System.err.println("用法：java AppOutputCapture " +
" {引數1 引數2 ...}");
System.exit(0);
}
try {
// 啟動命令列指定程式的新程式
process = Runtime.getRuntime().exec(args);
}
catch(IOException e) {
System.err.println("建立程式時出錯... " + e);
System.exit(1);
}
// 獲得新程式所寫入的流
InputStream[] inStreams =
new InputStream[] {
process.getInputStream(),process.getErrorStream()};
ConsoleTextArea cta = new
ConsoleTextArea(inStreams);
cta.setFont(java.awt.Font.decode("monospaced"));
JFrame frame = new JFrame(args[0] +
"控制檯輸出");
frame.getContentPane().add(new JScrollPane(cta),
BorderLayout.CENTER);
frame.setBounds(50, 50, 400, 400);
frame.setVisible(true);
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
public void windowClosing(WindowEvent evt) {
process.destroy();
try {
process.waitFor(); // 在Win98下可能被掛起
}
catch(InterruptedException e) {}
System.exit(0);
}
});
} // main()
} // AppOutputCapture
AppOutputCapture的工作過程如下：首先利用Runtime.exec()方法啟動指定程式的一個新程式。啟動新程式之後，從結果 Process物件得到它的控制檯流。之後，把這些控制檯流傳入ConsoleTextArea(InputStream[])建構函式（這就是帶引數 ConsoleTextArea建構函式的用處）。使用AppOutputCapture時，在命令列上指定待擷取其輸出的程式名字。例如，如果在 Windows 2000下執行javaw.exe AppOutputCapture ping.exe ，則結果如圖四所示。
圖四：擷取其他程式的控制檯輸出
使用AppOutputCapture時應該注意，被擷取輸出的應用程式最初輸出的一些文字可能無法擷取。因為在呼叫Runtime.exec ()和ConsoleTextArea初始化完成之間存在一小段時間差。在這個時間差內，應用程式輸出的文字會丟失。當AppOutputCapture 視窗被關閉，process.destory()呼叫試圖關閉Java程式開始時建立的程式。測試結果顯示出，destroy()方法不一定總是有效（至少在Windows 98上是這樣的）。似乎當待關閉的程式啟動了額外的程式時，則那些程式不會被關閉。此外，在這種情況下AppOutputCapture程式看起來未能正常結束。但在Windows NT下，一切正常。如果用JDK v1.1.x執行AppOutputCapture，關閉視窗時會出現一個NullPointerException。這是一個JDK的Bug，JDK 1.2.x和JDK 1.3.x下就不會出現問題。
請從這裡下載本文完整程式碼：JavaConsoleOutput_code.zip
參考：
Java 技巧 14：在 Java 中對標準流進行重定向
Java 技巧 33：再談對流進行重定向
編寫多執行緒的Java 應用程式 如何避免當前程式設計中最常見的問題
Java 程式中的多執行緒
關於作者
俞良松，軟體工程師，獨立顧問和自由撰稿人。最初從事PB和Oracle開發，現主要興趣在於Internet開發。您可以透過 和我聯絡。
ByteArrayOutputStream具有根據需要擴充套件其內部緩衝區的能力。由於存在“完全緩衝”，執行緒向getOutputStream ()返回的流寫入資料時不會被阻塞。因而，第一個問題不會再給我們帶來麻煩。另外還要順便說一句，ByteArrayOutputStream的緩衝區永遠不會縮減。例如，假設在能夠提取資料之前，有一塊500 K的資料被寫入到流，緩衝區將永遠保持至少500 K的容量。如果這個類有一個方法能夠在資料被提取之後修正緩衝區的大小，它就會更完善。
第二個問題得以解決的原因在於，實際上任何時候只有一個執行緒向PipedOutputStream寫入資料，這個執行緒就是由 startByteArrayReaderThread()建立的執行緒。由於這個執行緒完全由LoopedStreams類控制，我們不必擔心它會產生 IOException異常。
LoopedStreams類還有一些細節值得提及。首先，我們可以看到byteArrayOS和pipedIS實際上分別是 ByteArrayOutputStream和PipedInputStream的派生類的例項，也即在它們的close()方法中加入了特殊的行為。如果一個LoopedStreams物件的使用者關閉了輸入或輸出流，在startByteArrayReaderThread()中建立的執行緒必須關閉。覆蓋後的close()方法把keepRunning標記設定成false以關閉執行緒。另外，請注意startByteArrayReaderThread ()中的同步塊。要確保在toByteArray()呼叫和reset()呼叫之間ByteArrayOutputStream緩衝區不被寫入流的執行緒修改，這是必不可少的。由於ByteArrayOutputStream的write()方法的所有版本都在該流上同步，我們保證了 ByteArrayOutputStream的內部緩衝區不被意外地修改。
注意LoopedStreams類並不涉及管道流的第三個問題。該類的getInputStream()方法返回 PipedInputStream。如果一個執行緒從該流讀取，一段時間後終止，下次資料從ByteArrayOutputStream緩衝區傳輸到 PipedOutputStream時就會出現IOException異常。
二、捕獲Java控制檯輸出
Listing 5的ConsoleTextArea類擴充套件Swing JTextArea捕獲控制檯輸出。不要對這個類有這麼多程式碼感到驚訝，必須指出的是，ConsoleTextArea類有超過50%的程式碼用來進行測試。
【Listing 5：截獲Java控制檯輸出】
import java.io.*;
import java.util.*;
import javax.swing.*;
import javax.swing.text.*;
public class ConsoleTextArea extends JTextArea {
public ConsoleTextArea(InputStream[] inStreams) {
for(int i = 0; i < inStreams.length; ++i)
startConsoleReaderThread(inStreams);
} // ConsoleTextArea()
public ConsoleTextArea() throws IOException {
final LoopedStreams ls = new LoopedStreams();
// 重定向System.out和System.err
PrintStream ps = new PrintStream(ls.getOutputStream());
System.setOut(ps);
System.setErr(ps);
startConsoleReaderThread(ls.getInputStream());
} // ConsoleTextArea()
private void startConsoleReaderThread(
InputStream inStream) {
final BufferedReader br =
new BufferedReader(new InputStreamReader(inStream));
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
try {
String s;
Document doc = getDocument();
while((s = br.readLine()) != null) {
boolean caretAtEnd = false;
caretAtEnd = getCaretPosition() == doc.getLength() ?
true : false;
sb.setLength(0);
append(sb.append(s).append(´ ´).toString());
if(caretAtEnd)
setCaretPosition(doc.getLength());
}
}
catch(IOException e) {
JOptionPane.showMessageDialog(null,
"從BufferedReader讀取錯誤：" + e);
System.exit(1);
}
}
}).start();
} // startConsoleReaderThread()
// 該類剩餘部分的功能是進行測試
public static void main(String[] args) {
JFrame f = new JFrame("ConsoleTextArea測試");
ConsoleTextArea consoleTextArea = null;
try {
consoleTextArea = new ConsoleTextArea();
}
catch(IOException e) {
System.err.println(
"不能建立LoopedStreams：" + e);
System.exit(1);
}
consoleTextArea.setFont(java.awt.Font.decode("monospaced"));
f.getContentPane().add(new JScrollPane(consoleTextArea),
java.awt.BorderLayout.CENTER);
f.setBounds(50, 50, 300, 300);
f.setVisible(true);
f.addWindowListener(new java.awt.event.WindowAdapter() {
public void windowClosing(
java.awt.event.WindowEvent evt) {
System.exit(0);
}
});
// 啟動幾個寫操作執行緒向
// System.out和System.err輸出
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #1", System.err, 920, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #2", System.out, 500, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #3", System.out, 200, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #4", System.out, 1000, 50);
startWriterTestThread(
"寫操作執行緒 #5", System.err, 850, 50);
} // main()
private static void startWriterTestThread(
final String name, final PrintStream ps,
final int delay, final int count) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
for(int i = 1; i <= count; ++i) {
ps.println("***" + name + ", hello !, i=" + i);
try {
Thread.sleep(delay);
}
catch(InterruptedException e) {}
}
}
}).start();
} // startWriterTestThread()
} // ConsoleTextArea
main()方法建立了一個JFrame，JFrame包含一個ConsoleTextArea的例項。這些程式碼並沒有什麼特別之處。Frame 顯示出來之後，main()方法啟動一系列的寫操作執行緒，寫操作執行緒向控制檯流輸出大量資訊。ConsoleTextArea捕獲並顯示這些資訊，如圖一所示。
ConsoleTextArea提供了兩個建構函式。沒有引數的建構函式用來捕獲和顯示所有寫入到控制檯流的資料，有一個InputStream []引數的建構函式轉發所有從各個陣列元素讀取的資料到JTextArea。稍後將有一個例子顯示這個建構函式的用處。首先我們來看看沒有引數的 ConsoleTextArea建構函式。這個函式首先建立一個LoopedStreams物件；然後請求Java執行時環境把控制檯輸出轉發到 LoopedStreams提供的OutputStream；最後，建構函式呼叫startConsoleReaderThread()，建立一個不斷地把文字行追加到JTextArea的執行緒。注意，把文字追加到JTextArea之後，程式小心地保證了插入點的正確位置。
一般來說，Swing部件的更新不應該在AWT事件分派執行緒（AWT Event Dispatch Thread，AEDT）之外進行。對於本例來說，這意味著所有把文字追加到JTextArea的操作應該在AEDT中進行，而不是在 startConsoleReaderThread()方法建立的執行緒中進行。然而，事實上在Swing中向JTextArea追加文字是一個執行緒安全的操作。讀取一行文字之後，我們只需呼叫JText.append()就可以把文字追加到JTextArea的末尾。
三、捕獲其他程式的控制檯輸出
在JTextArea中捕獲Java程式自己的控制檯輸出是一回事，去捕獲其他程式（甚至包括一些非Java程式）的控制檯資料又是另一回事。 ConsoleTextArea提供了捕獲其他應用的輸出時需要的基礎功能，Listing 6的AppOutputCapture利用ConsoleTextArea，擷取其他應用的輸出資訊然後顯示在ConsoleTextArea中。
【Listing 6：截獲其他程式的控制檯輸出】
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import javax.swing.*;
public class AppOutputCapture {
private static Process process;
public static void main(String[] args) {
if(args.length == 0) {
System.err.println("用法：java AppOutputCapture " +
" {引數1 引數2 ...}");
System.exit(0);
}
try {
// 啟動命令列指定程式的新程式
process = Runtime.getRuntime().exec(args);
}
catch(IOException e) {
System.err.println("建立程式時出錯... " + e);
System.exit(1);
}
// 獲得新程式所寫入的流
InputStream[] inStreams =
new InputStream[] {
process.getInputStream(),process.getErrorStream()};
ConsoleTextArea cta = new
ConsoleTextArea(inStreams);
cta.setFont(java.awt.Font.decode("monospaced"));
JFrame frame = new JFrame(args[0] +
"控制檯輸出");
frame.getContentPane().add(new JScrollPane(cta),
BorderLayout.CENTER);
frame.setBounds(50, 50, 400, 400);
frame.setVisible(true);
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
public void windowClosing(WindowEvent evt) {
process.destroy();
try {
process.waitFor(); // 在Win98下可能被掛起
}
catch(InterruptedException e) {}
System.exit(0);
}
});
} // main()
} // AppOutputCapture
AppOutputCapture的工作過程如下：首先利用Runtime.exec()方法啟動指定程式的一個新程式。啟動新程式之後，從結果 Process物件得到它的控制檯流。之後，把這些控制檯流傳入ConsoleTextArea(InputStream[])建構函式（這就是帶引數 ConsoleTextArea建構函式的用處）。使用AppOutputCapture時，在命令列上指定待擷取其輸出的程式名字。例如，如果在 Windows 2000下執行javaw.exe AppOutputCapture ping.exe ，則結果如圖四所示。
圖四：擷取其他程式的控制檯輸出
使用AppOutputCapture時應該注意，被擷取輸出的應用程式最初輸出的一些文字可能無法擷取。因為在呼叫Runtime.exec ()和ConsoleTextArea初始化完成之間存在一小段時間差。在這個時間差內，應用程式輸出的文字會丟失。當AppOutputCapture 視窗被關閉，process.destory()呼叫試圖關閉Java程式開始時建立的程式。測試結果顯示出，destroy()方法不一定總是有效（至少在Windows 98上是這樣的）。似乎當待關閉的程式啟動了額外的程式時，則那些程式不會被關閉。此外，在這種情況下AppOutputCapture程式看起來未能正常結束。但在Windows NT下，一切正常。如果用JDK v1.1.x執行AppOutputCapture，關閉視窗時會出現一個NullPointerException。這是一個JDK的Bug，JDK 1.2.x和JDK 1.3.x下就不會出現問題。
請從這裡下載本文完整程式碼：JavaConsoleOutput_code.zip
參考：
Java 技巧 14：在 Java 中對標準流進行重定向
Java 技巧 33：再談對流進行重定向
編寫多執行緒的Java 應用程式 如何避免當前程式設計中最常見的問題
Java 程式中的多執行緒
關於作者
俞良松，軟體工程師，獨立顧問和自由撰稿人。最初從事PB和Oracle開發，現主要興趣在於Internet開發。您可以透過 和我聯絡。
來自 “ ITPUB部落格 ” ，連結：http://blog.itpub.net/10617731/viewspace-958245/，如需轉載，請註明出處，否則將追究法律責任。
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