J2ME中多線程網絡連接編程的分析
引言
J2ME(Java 2 Micro Edition)是Java 2的一個組成部分，它與J2SE、J2EE并稱。J2ME是一種高度優化的Java運行環境，主要針對消費類電子設備的，例如蜂窩電話、可視電話、數字機頂盒和汽車導航系統等等。即J2ME是為消費電子產品和手持設備量身定制的Java專用版本。
J2ME的出現使開發跨平臺的消費類電子產品的應用軟件成為可能。Java語言的與平臺無關的特性移植到小型電子設備上,允許移動無線設備之間共享應用程序。它提供了基于HTTP的高級Internet協議，使移動電話能以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代中，大量的網絡應用程序將被開發出來去滿足無線移動通訊的要求，而要充分的發揮無線移動通訊設備的通信能力，J2ME網絡編程就變得尤為重要。那么為了高效地進行網絡編程，就要利用Java語言的多線程編程機制。
J2ME的網絡連接框架（GCF）
通用連接框架（Generic Connection Framework，GCF）為資源有限的設備提供了一個可擴展的、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 的類層次結構。
圖1 GCF 的類層次結構
在 GCF 中共定義了七個接口 ，其中 Connection 是最基本的連接類型。且同時提供了對數據包和流連接的支持。沿著層次結構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接口又擴展了 StreamConnection 接口以支持對流的內容類型、數據長度和編碼格式的確定，HttpConnection接口又擴展了ContentConnection接口以支持對于標準的HTTP請求。如在框架層規定的適用于手機或雙向尋呼機的移動信息設備框架MIDP(Mobile Information Device Profile)在其MIDP 1.0 規范只要求設備支持 HTTP 連接協議，而更新的 MIDP 2.0 規范要求同時支持 HTTP 和 HTTPS，后者提供了對更安全的網絡連接的支持。
網絡編程中的多線程
由于目標設備具有內存小,計算能力弱和電池供電等特點,所以如何使應用程序高效的運行就成為開發中的一個大問題.尤其針對手機等移動信息設備時,無線通訊的特點又對我們的程序提出了更高的要求.從代碼優化的角度,在網絡編程中引入多線程就顯得十分重要。
當程序運行的時候，Application Management Software(應用管理軟件)首先初始化一個MIDlet,然后調用它的startApp()方法使得MIDlet進入active狀態，這條程序分支就是主線程，它執行其他的方法后都會返回到這個分支上來繼續執行。然而網絡連接是個可能堵塞的操作，意味著它可能長時間都不返回。
在SUN公司的無線開發包WTK中模擬一段網絡連接程序運行時，WTK會提示網絡連接工作可能會堵塞用戶輸入，需要創建另外一個線程去進行聯網操作。針對以上情況，引入多線程的處理機制。
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1. 利用Thread類與Runnable接口
編寫J2ME網絡連接應用程序的時候往往借助Command顯示部件，調用其事件處理函數完成網絡的連接工作，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 = "聯機失敗!";
else
content = "已聯機!";
}
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，如果這樣的網絡連接程序在手機上運行，那么將可能長時間得不到響應。因為連接工作只有一個主線程，所有的應用都是在這個主線程當中進行的，如果此主線程不返回，那么就不能進行后面的行為，用戶也不能進行任何操作。
下面改進一下程序，創建一個實現Runnable接口的ConnectPipe類來創建多線程。代碼如下：
//實現Runnable接口
…… public void run(){ requestConnect()；} } |
修改commandAction函數：
public void commandAction(Command c, Displayable s) {//創建新線程 new Thread(new ConnectPipe()).start()； } else if(c==backCommand){…… } } |
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修改之后程序能夠較為順利的運行，當處理網絡連接的時候，啟動一個線程后主線程會立刻返回，兩個線程并行，不會引發在此地堵塞。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
詳細分析圖3，又發現盡管程序可以正常工作，但是每次用戶按下按鈕的時候都會有新的線程產生，這樣顯然不夠高效，同時，異步的行為又有可能使兩個線程間產生死鎖。幸好java中提供了wait()和notify()/notifyAll()來進行線程間的通訊，協調同步問題。那么對應本程序中的線程同步問題，設計思想如下：啟動線程后，讓其進入等待的狀態，當用戶激活Command事件的時候喚醒線程，才讓其繼續運行。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變量用于定義一個鎖，當其為true時，當前線程等待，直到用戶激活Command事件之后，調用deal()方法中的notify()喚醒當前線程繼續運行。這樣程序就顯得相當的高效，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. 利用系統類Timer和TimerTask
系統類Timer類是一個計時器，和TimerTask類結合可以來實現在MIDlet中定時執行特定任務。需要說明的是每一個Timer對象實際上都是一個后臺運行的獨立的線程。這是因為調度一次的任務都是由TimerTask類的實現對象負責，TimerTask類是一個抽象類，它的主要特點是實現了Runnable接口，因此擴展了必須實現的public void run()方法。
所以，在J2ME的網絡編程中，我們可以利用Timer類和TimerTask類來建立線程，完成網絡連接等工作。設計思想如下：創建一個Timer類計時器，一個完成網絡連接功能的TimerTask類，在系統空閑時，反復調度任務要求連接，直到連接成功，再調用TimerTask類的cancel()可以停止一個具體的調度任務。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); //調度任務
}
……
public synchronized void run(){
requestConnect()；//連接方法
cancel();//取消任務
}
}
public void commandAction(Command c, Displayable s) {
if(c==sendCommand){
new ConnectTimer；}
else if(c==backCommand){
……
}
}
結束語
綜上所述，在J2ME的應用開發中網絡程序的設計具有重要的地位，而編程的關鍵又在于編寫高效友好的J2ME網絡連接程序。通過Java語言內置的多線程處理機制，利用線程進行同步并行處理，解決了網絡連接時的阻塞問題，達到了程序高效運行的目的。
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