J2ME中多线程网络连接编程的分析

引言

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J2ME(Java 2 Micro Edition)是Java 2的一个组成部分，它与J2SE、J2EE并称。J2ME是一种高度优化的Java运行环境，主要针对消费类电子设备的，例如蜂窝电话、可视电话、数字机顶盒和汽车导航系统等等。即J2ME是为消费电子产品和手持设备量身定制的Java专用版本。

J2ME的出现使开发跨平台的消费类电子产品的应用软件成为可能。Java语言的与平台无关的特性移植到小型电子设备上,允许移动无线设备之间共享应用程序。它提供了基于HTTP的高级Internet协议，使移动电话能以Client/Server方式直接访问Internet的全部信息，从而使得不同的Client访问不同的资源。

在将来的无线通信时代中，大量的网络应用程序将被开发出来去满足无线移动通讯的要求，而要充分的发挥无线移动通讯设备的通信能力，J2ME网络编程就变得尤为重要。那么为了高效地进行网络编程，就要利用Java语言的多线程编程机制。

J2ME的网络连接框架（GCF）

通用连接框架（Generic Connection Framework，GCF）为资源有限的设备提供了一个可扩展的、通用的I/O 框架。GCF 是一组在 javax.microedition.io 包中定义的接口。图 1 显示了 GCF 的类层次结构。

图1 GCF 的类层次结构

在 GCF 中共定义了七个接口 ，其中 Connection 是最基本的连接类型。且同时提供了对数据包和流连接的支持。沿着层次结构向下派生出提供更多功能的接口。例如， StreamConnection 接口支持输入流和输出流， ContentConnection接口又扩展了 StreamConnection 接口以支持对流的内容类型、数据长度和编码格式的确定，HttpConnection接口又扩展了ContentConnection接口以支持对于标准的HTTP请求。如在框架层规定的适用于手机或双向寻呼机的移动信息设备框架MIDP(Mobile Information Device Profile)在其MIDP 1.0 规范只要求设备支持 HTTP 连接协议，而更新的 MIDP 2.0 规范要求同时支持 HTTP 和 HTTPS，后者提供了对更安全的网络连接的支持。

网络编程中的多线程

由于目标设备具有内存小,计算能力弱和电池供电等特点,所以如何使应用程序高效的运行就成为开发中的一个大问题.尤其针对手机等移动信息设备时,无线通讯的特点又对我们的程序提出了更高的要求.从代码优化的角度,在网络编程中引入多线程就显得十分重要。

当程序运行的时候，Application Management Software(应用管理软件)首先初始化一个MIDlet,然后调用它的startApp()方法使得MIDlet进入active状态，这条程序分支就是主线程，它执行其他的方法后都会返回到这个分支上来继续执行。然而网络连接是个可能堵塞的操作，意味着它可能长时间都不返回。

在SUN公司的无线开发包WTK中模拟一段网络连接程序运行时，WTK会提示网络连接工作可能会堵塞用户输入，需要创建另外一个线程去进行联网操作。针对以上情况，引入多线程的处理机制。

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1. 利用Thread类与Runnable接口

编写J2ME网络连接应用程序的时候往往借助Command显示部件，调用其事件处理函数完成网络的连接工作，代码框架如下：

public void commandAction(Command c, Displayable s) {
　if(c==sendCommand){

　　requestConnect()；//连接方法

　}

　else if(

　　c==backCommand){

　　　display.setCurrent(mainForm); }

　else{

　　destroyApp(false);

　　notifyDestroyed(); }

}

// 获取一个HTTP的连接

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 = "联机失败!";

　　else

　　　content = "已联机!";

　}

　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图2的工作原理图a来表示。

图2 工作原理图a

分析图2可以得出，如果这样的网络连接程序在手机上运行，那么将可能长时间得不到响应。因为连接工作只有一个主线程，所有的应用都是在这个主线程当中进行的，如果此主线程不返回，那么就不能进行后面的行为，用户也不能进行任何操作。

下面改进一下程序，创建一个实现Runnable接口的ConnectPipe类来创建多线程。代码如下：

//实现Runnable接口
class ConnectPipe implement Runnable{

修改commandAction函数：

public void commandAction(Command c, Displayable s) {
　if(c==sendCommand){

　　//创建新线程

　　new Thread(new ConnectPipe()).start()；

　}

　else if(c==backCommand){

　　……

　}

}

#p#

修改之后程序能够较为顺利的运行，当处理网络连接的时候，启动一个线程后主线程会立刻返回，两个线程并行，不会引发在此地堵塞。其工作原理可用图3的工作原理图b来表示。

图3 工作原理图b

详细分析图3，又发现尽管程序可以正常工作，但是每次用户按下按钮的时候都会有新的线程产生，这样显然不够高效，同时，异步的行为又有可能使两个线程间产生死锁。幸好java中提供了wait()和notify()/notifyAll()来进行线程间的通讯，协调同步问题。那么对应本程序中的线程同步问题，设计思想如下：启动线程后，让其进入等待的状态，当用户激活Command事件的时候唤醒线程，才让其继续运行。代码类似如下：

public synchronized void run() {
　while (dealing) {

　　try { wait(); }//线程等待

　　catch (InterruptedException ie) {}

　　if (dealing) requestConnect();

　}

}

public synchronized void deal() {

　notify();//唤醒线程

}

其中dealing变量用于定义一个锁，当其为true时，当前线程等待，直到用户激活Command事件之后，调用deal()方法中的notify()唤醒当前线程继续运行。这样程序就显得相当的高效，也在很大程度上避免了线程间的死锁问题。其工作原理可用图4的工作原理图c来表示。

图4 工作原理图c

2. 利用系统类Timer和TimerTask

系统类Timer类是一个计时器，和TimerTask类结合可以来实现在MIDlet中定时执行特定任务。需要说明的是每一个Timer对象实际上都是一个后台运行的独立的线程。这是因为调度一次的任务都是由TimerTask类的实现对象负责，TimerTask类是一个抽象类，它的主要特点是实现了Runnable接口，因此扩展了必须实现的public void run()方法。

所以，在J2ME的网络编程中，我们可以利用Timer类和TimerTask类来建立线程，完成网络连接等工作。设计思想如下：创建一个Timer类计时器，一个完成网络连接功能的TimerTask类，在系统空闲时，反复调度任务要求连接，直到连接成功，再调用TimerTask类的cancel()可以停止一个具体的调度任务。核心代码类似如下：

class ConnectTimer implement TimerTask{
　ConnectTimer (){

　　m_Timer = new Timer();//定义Timer

　　m_Timer.schedule(this,500,5000); //调度任务

　}

　……

　public synchronized void run(){

　　requestConnect()；//连接方法

　　cancel();//取消任务

　}

}

public void commandAction(Command c, Displayable s) {

　if(c==sendCommand){

　　new ConnectTimer；}

　else if(c==backCommand){

　　……

　}

}

结束语

综上所述，在J2ME的应用开发中网络程序的设计具有重要的地位，而编程的关键又在于编写高效友好的J2ME网络连接程序。通过Java语言内置的多线程处理机制，利用线程进行同步并行处理，解决了网络连接时的阻塞问题，达到了程序高效运行的目的。

当前题目：J2ME中多线程网络连接编程的分析
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