J2SE综合:在Java程序中截获控制台输出

新客网 XKER.COM 2007-09-27 来源： baocl 收藏本文

1.3 注意事项三
如果一个写操作在PipedOutputStream上执行，同时最近从对应PipedInputStream读取的线程已经不再活动（通过 Thread.isAlive()检测），则写操作将抛出一个IOException异常。假定有两个线程w和r，w向 PipedOutputStream写入数据，而r则从对应的PipedInputStream读取。下面一系列的事件将导致w线程在试图写入 PipedOutputStream时遇到IOException异常：

   1. 写操作线程w已经创建，但r线程还不存在。
   2. w向PipedOutputStream写入数据。
   3. 读线程r被创建，并从PipedInputStream读取数据。
   4. r线程结束。
   5. w企图向PipedOutputStream写入数据，发现r已经结束，抛出IOException异常。

实际上，这个问题不象第二个问题那样棘手。和多个读线程/单个写线程的情况相比，也许在应用中有一个读线程（作为响应请求的服务器）和多个写线程（发出请求）的情况更为常见。

1.4 解决问题
要防止管道流前两个局限所带来的问题，方法之一是用一个ByteArrayOutputStream作为代理或替代PipedOutputStream。 Listing 4显示了一个LoopedStreams类，它用一个ByteArrayOutputStream提供和Java管道流类似的功能，但不会出现死锁和 IOException异常。这个类的内部仍旧使用管道流，但隔离了本文介绍的前两个问题。我们先来看看这个类的公用方法（参见图3）。构造函数很简单，它连接管道流，然后调用startByteArrayReaderThread()方法（稍后再讨论该方法）。getOutputStream()方法返回一个OutputStream（具体地说，是一个ByteArrayOutputStream）用以替代PipedOutputStream。写入该 OutputStream的数据最终将在getInputStream()方法返回的流中作为输入出现。和使用PipedOutputStream的情形不同，向ByteArrayOutputStream写入数据的线程的激活、写数据、结束不会带来负面效果。

图三：ByteArrayOutputStream原理

【Listing 4：防止管道流应用中出现的常见问题】
import java.io.*;
public class LoopedStreams {
    private PipedOutputStream pipedOS =
        new PipedOutputStream();
    private boolean keepRunning = true;
    private ByteArrayOutputStream byteArrayOS =
        new ByteArrayOutputStream() {
        public void close() {
            keepRunning = false;
            try {
                super.close();
                pipedOS.close();
            }
            catch(IOException e) {
                // 记录错误或其他处理
                // 为简单计，此处我们直接结束
                System.exit(1);
            }
        }
    };
    private PipedInputStream pipedIS = new PipedInputStream() {
        public void close() {
            keepRunning = false;
            try    {
                super.close();
            }
            catch(IOException e) {
                // 记录错误或其他处理
                // 为简单计，此处我们直接结束
                System.exit(1);
            }
        }
    };
    public LoopedStreams() throws IOException {
        pipedOS.connect(pipedIS);
        startByteArrayReaderThread();
    } // LoopedStreams()
    public InputStream getInputStream() {
        return pipedIS;
    } // getInputStream()
    public OutputStream getOutputStream() {
        return byteArrayOS;
    } // getOutputStream()
    private void startByteArrayReaderThread() {
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                while(keepRunning) {
                    // 检查流里面的字节数
                    if(byteArrayOS.size() > 0) {
                        byte[] buffer = null;
                        synchronized(byteArrayOS) {
                            buffer = byteArrayOS.toByteArray();
                            byteArrayOS.reset(); // 清除缓冲区
                        }
                        try {
                            // 把提取到的数据发送给PipedOutputStream
                            pipedOS.write(buffer, 0, buffer.length);
                        }
                        catch(IOException e) {
                            // 记录错误或其他处理
                            // 为简单计，此处我们直接结束
                            System.exit(1);
                        }
                    }
                    else // 没有数据可用，线程进入睡眠状态
                        try {
                            // 每隔1秒查看ByteArrayOutputStream检查新数据
                            Thread.sleep(1000);
                        }
                        catch(InterruptedException e) {}
                    }
             }
        }).start();
    } // startByteArrayReaderThread()
} // LoopedStreams

startByteArrayReaderThread()方法是整个类真正的关键所在。这个方法的目标很简单，就是创建一个定期地检查 ByteArrayOutputStream缓冲区的线程。缓冲区中找到的所有数据都被提取到一个byte数组，然后写入到 PipedOutputStream。由于PipedOutputStream对应的PipedInputStream由getInputStream ()返回，从该输入流读取数据的线程都将读取到原先发送给ByteArrayOutputStream的数据。前面提到，LoopedStreams类解决了管道流存在的前二个问题，我们来看看这是如何实现的。

ByteArrayOutputStream具有根据需要扩展其内部缓冲区的能力。由于存在“完全缓冲”，线程向getOutputStream()返回的流写入数据时不会被阻塞。因而，第一个问题不会再给我们带来麻烦。另外还要顺便说一句，ByteArrayOutputStream的缓冲区永远不会缩减。例如，假设在能够提取数据之前，有一块500 K的数据被写入到流，缓冲区将永远保持至少500 K的容量。如果这个类有一个方法能够在数据被提取之后修正缓冲区的大小，它就会更完善。

第二个问题得以解决的原因在于，实际上任何时候只有一个线程向PipedOutputStream写入数据，这个线程就是由 startByteArrayReaderThread()创建的线程。由于这个线程完全由LoopedStreams类控制，我们不必担心它会产生 IOException异常。

LoopedStreams类还有一些细节值得提及。首先，我们可以看到byteArrayOS和pipedIS实际上分别是 ByteArrayOutputStream和PipedInputStream的派生类的实例，也即在它们的close()方法中加入了特殊的行为。如果一个LoopedStreams对象的用户关闭了输入或输出流，在startByteArrayReaderThread()中创建的线程必须关闭。覆盖后的close()方法把keepRunning标记设置成false以关闭线程。另外，请注意startByteArrayReaderThread ()中的同步块。要确保在toByteArray()调用和reset()调用之间ByteArrayOutputStream缓冲区不被写入流的线程修改，这是必不可少的。由于ByteArrayOutputStream的write()方法的所有版本都在该流上同步，我们保证了 ByteArrayOutputStream的内部缓冲区不被意外地修改。

注意LoopedStreams类并不涉及管道流的第三个问题。该类的getInputStream()方法返回PipedInputStream。如果一个线程从该流读取，一段时间后终止，下次数据从ByteArrayOutputStream缓冲区传输到PipedOutputStream时就会出现 IOException异常。

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