在Java程序中截獲控制臺輸出

2019-11-18 13:37:12

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　　在java程序中截獲控制臺輸出

　　
　　
　　
　　

俞良松 (javaman@163.net)
軟件工程師，獨立顧問和自由撰稿人
2001 年 10 月

在Java開發中，控制臺輸出仍是一個重要的工具，但默認的控制臺輸出有著各種各樣的局限。本文介紹如何用Java管道流截取控制臺輸出，分析管道流應用中應該注重的問題，提供了截取Java程序和非Java程序控制臺輸出的實例。
即使在圖形用戶界面占統治地位的今天，控制臺輸出仍然在Java程序中占有重要地位?？刂婆_不僅是Java程序默認的堆棧跟蹤和錯誤信息輸出窗口，而且還是一種實用的調試工具（非凡是對習慣于使用PRintln()的人來說）。然而，控制臺窗口有著許多局限。例如在Windows 9x平臺上，DOS控制臺只能容納50行輸出。假如Java程序一次性向控制臺輸出大量內容，要查看這些內容就很困難了。

對于使用javaw這個啟動程序的開發者來說，控制臺窗口尤其寶貴。因為用javaw啟動java程序時，根本不會有控制臺窗口出現。假如程序碰到了問題并拋出異常，根本無法查看Java運行時環境寫入到System.out或System.err的調用堆棧跟蹤信息。為了捕捉堆棧信息，一些人采取了用try/catch()塊封裝main()的方式，但這種方式不一定總是有效，在Java運行時的某些時刻，一些描述性錯誤信息會在拋出異常之前被寫入System.out和System.err；除非能夠監測這兩個控制臺流，否則這些信息就無法看到。

因此，有些時候檢查Java運行時環境（或第三方程序）寫入到控制臺流的數據并采取合適的操作是十分必要的。本文討論的主題之一就是創建這樣一個輸入流，從這個輸入流中可以讀入以前寫入Java控制臺流（或任何其他程序的輸出流）的數據。我們可以想象寫入到輸出流的數據立即以輸入的形式“回流”到了Java程序。

本文的目標是設計一個基于Swing的文本窗口顯示控制臺輸出。在此期間，我們還將討論一些和Java管道流（PipedInputStream和PipedOutputStream）有關的重要注重事項。圖一顯示了用來截取和顯示控制臺文本輸出的Java程序，用戶界面的核心是一個JTextArea。最后，我們還要創建一個能夠捕捉和顯示其他程序（可以是非Java的程序）控制臺輸出的簡單程序。

圖一：多線程的控制臺輸出截取程序

一、Java管道流
要在文本框中顯示控制臺輸出，我們必須用某種方法“截取”控制臺流。換句話說，我們要有一種高效地讀取寫入到System.out和System.err所有內容的方法。假如你熟悉Java的管道流PipedInputStream和PipedOutputStream，就會相信我們已經擁有最有效的工具。

寫入到PipedOutputStream輸出流的數據可以從對應的PipedInputStream輸入流讀取。Java的管道流極大地方便了我們截取控制臺輸出。Listing 1顯示了一種非常簡單的截取控制臺輸出方案。

【Listing 1：用管道流截取控制臺輸出】
PipedInputStream pipedIS = new PipedInputStream();
PipedOutputStream pipedOS = new PipedOutputStream();
try {
pipedOS.connect(pipedIS);
}
catch(IOException e) {
System.err.println("連接失敗");
System.exit(1);
}
PrintStream ps = new PrintStream(pipedOS);
System.setOut(ps);
System.setErr(ps);

可以看到，這里的代碼極其簡單。我們只是建立了一個PipedInputStream，把它設置為所有寫入控制臺流的數據的最終目的地。所有寫入到控制臺流的數據都被轉到PipedOutputStream，這樣，從相應的PipedInputStream讀取就可以迅速地截獲所有寫入控制臺流的數據。接下來的事情似乎只剩下在Swing JTextArea中顯示從pipedIS流讀取的數據，得到一個能夠在文本框中顯示控制臺輸出的程序。遺憾的是，在使用Java管道流時有一些重要的注重事項。只有認真對待所有這些注重事項才能保證Listing 1的代碼穩定地運行。下面我們來看第一個注重事項。

1.1 注重事項一
PipedInputStream運用的是一個1024字節固定大小的循環緩沖區。寫入PipedOutputStream的數據實際上保存到對應的PipedInputStream的內部緩沖區。從PipedInputStream執行讀操作時，讀取的數據實際上來自這個內部緩沖區。假如對應的PipedInputStream輸入緩沖區已滿，任何企圖寫入PipedOutputStream的線程都將被阻塞。而且這個寫操作線程將一直阻塞，直至出現讀取PipedInputStream的操作從緩沖區刪除數據。

這意味著，向PipedOutputStream寫數據的線程不應該是負責從對應PipedInputStream讀取數據的唯一線程。從圖二可以清楚地看出這里的問題所在：假設線程t是負責從PipedInputStream讀取數據的唯一線程；另外，假定t企圖在一次對PipedOutputStream的write()方法的調用中向對應的PipedOutputStream寫入2000字節的數據。在t線程阻塞之前，它最多能夠寫入1024字節的數據（PipedInputStream內部緩沖區的大?。?。然而，一旦t被阻塞，讀取PipedInputStream的操作就再也不會出現，因為t是唯一讀取PipedInputStream的線程。這樣，t線程已經完全被阻塞，同時，所有其他試圖向PipedOutputStream寫入數據的線程也將碰到同樣的情形。

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