java - 使用线程发出数据库请求

Question

我试图了解线程如何在Java中工作。这是一个简单的数据库请求，返回一个ResultSet。我正在使用JavaFx。

    package application;

import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;

import javafx.fxml.FXML;
import javafx.scene.control.Button;
import javafx.scene.control.Label;
import javafx.scene.control.TextField;

public class Controller{
    @FXML
    private Button getCourseBtn;
    @FXML
    private TextField courseId;
    @FXML
    private Label courseCodeLbl;
    private ModelController mController;

    private void requestCourseName(){
        String courseName = "";
        Course c = new Course();
        c.setCCode(Integer.valueOf(courseId.getText()));
        mController = new ModelController(c);
        try {
            ResultSet rs = mController.<Course>get();
            if(rs.next()){
                courseCodeLbl.setText(rs.getString(1));
            }
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
//      return courseName;
    }

    public void getCourseNameOnClick(){
        try {
//              courseCodeLbl.setText(requestCourseName());
            Thread t = new Thread(new Runnable(){
                public void run(){
                    requestCourseName();
                }
            }, "Thread A");
            t.start();
        } catch (NumberFormatException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

这将返回一个异常：


线程“线程A”中的异常java.lang.IllegalStateException：在FX应用程序线程上不存在； currentThread =线程A


如何正确实现线程，以便每个数据库请求都在第二个线程而不是主线程中执行？

我听说过要实现Runnable，但是如何在run方法中调用不同的方法呢？

以前从未使用过线程，但是我认为是时候了。

Answer 1

JavaFX的线程规则

线程和JavaFX有两个基本规则：


任何修改或访问属于场景图的节点状态的代码都必须在JavaFX应用程序线程上执行。某些其他操作（例如，创建新的Stage）也受此规则约束。
任何可能需要很长时间才能运行的代码都应在后台线程上执行（即不在FX Application线程上执行）。


第一条规则的原因是，像大多数UI工具包一样，编写框架时对场景图的元素状态没有任何同步。添加同步会导致性能损失，而这对于UI工具包来说却是一笔过高的成本。因此，只有一个线程可以安全地访问此状态。由于UI线程（JavaFX的FX应用程序线程）需要访问此状态才能呈现场景，因此FX Application线程是唯一可以访问“实时”场景图状态的线程。在JavaFX 8和更高版本中，受此规则约束的大多数方法都会执行检查，并在违反该规则时抛出运行时异常。 （这与Swing相反，在Swing中，您可以编写“非法”代码，并且看起来似乎可以正常运行，但实际上在任意时间都容易出现随机且不可预测的故障。）这是造成IllegalStateException的原因看到：您正在从FX Application Thread之外的其他线程调用courseCodeLbl.setText(...)。

第二条规则的原因是，FX Application Thread不仅负责处理用户事件，还负责渲染场景。因此，如果您对该线程执行长时间运行的操作，则直到该操作完成，UI才会呈现，并且对用户事件无响应。尽管这不会产生异常或导致损坏的对象状态（如违反规则1那样），但（最多）它会带来不良的用户体验。

因此，如果您有一个长时间运行的操作（例如访问数据库），需要在完成时更新UI，则基本计划是在后台线程中执行长时间运行的操作，并在后台线程返回操作的结果。完成，然后在UI（FX应用程序）线程上安排对UI的更新。所有单线程UI工具包都具有执行此操作的机制：在JavaFX中，您可以通过调用Platform.runLater(Runnable r)在FX Application Thread上执行r.run()来执行此操作。 （在Swing中，您可以在AWT事件分发线程上调用SwingUtilities.invokeLater(Runnable r)来执行r.run()。）JavaFX（请参见此答案的后面）还提供了一些更高级别的API，用于管理与FX Application Thread的通信。

多线程通用通用做法

使用多个线程的最佳实践是将要在“用户定义”线程上执行的代码结构化为以某种固定状态初始化的对象，并具有执行该操作的方法，并在完成时返回一个对象代表结果。对于初始化状态和计算结果使用不可变的对象是非常可取的。这里的想法是尽可能消除任何可变状态从多个线程可见的可能性。从数据库访问数据非常适合以下习惯用法：您可以使用数据库访问的参数（搜索项等）来初始化“ worker”对象。执行数据库查询并获得结果集，使用该结果集填充域对象的集合，然后最后返回该集合。

在某些情况下，有必要在多个线程之间共享可变状态。当绝对必须执行此操作时，您需要仔细同步对该状态的访问，以避免观察到处于不一致状态的状态（还需要解决其他更细微的问题，例如状态的活跃性等）。强烈建议在需要时使用高级库来为您管理这些复杂性。

使用javafx.concurrent API

JavaFX提供了一个concurrency API，旨在用于在后台线程中执行代码，而API专门用于在代码执行完成时（或执行期间）更新JavaFX UI。此API旨在与java.util.concurrent API进行交互，该javafx.concurrent提供了用于编写多线程代码的常规工具（但没有UI挂钩）。 Task中的键类是call()，它表示打算在后台线程上执行的单个一次性工作单元。此类定义单个抽象方法Task，该方法不带任何参数，返回结果并可能引发检查的异常。 Runnable通过其run()方法简单地调用call()来实现Task。 updateProgress(...)还有一组保证可以更新FX Application Thread上状态的方法，例如updateMessage(...)，state等。它定义了一些可观察的属性（例如value和setOnSucceeded(...)）：侦听器这些属性将被通知有关FX Application Thread的更改。最后，有一些便捷的方法可以注册处理程序（setOnFailed(...)，Data Access Object design pattern等）；通过这些方法注册的所有处理程序也将在FX Application Thread上调用。

因此，从数据库检索数据的一般公式为：


创建一个Task来处理对数据库的调用。
用执行数据库调用所需的任何状态初始化Task。
实现任务的call()方法以执行数据库调用，并返回调用结果。
向任务注册一个处理程序，以在完成后将结果发送到UI。
在后台线程上调用任务。


对于数据库访问，我强烈建议将实际的数据库代码封装在一个对UI一无所知的单独类中（Task）。然后，让任务调用数据访问对象上的方法。

因此，您可能会有这样的DAO类（请注意，这里没有UI代码）：

public class WidgetDAO {

    // In real life, you might want a connection pool here, though for
    // desktop applications a single connection often suffices:
    private Connection conn ;

    public WidgetDAO() throws Exception {
        conn = ... ; // initialize connection (or connection pool...)
    }

    public List<Widget> getWidgetsByType(String type) throws SQLException {
        try (PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("select * from widget where type = ?")) {
            pstmt.setString(1, type);
            ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
            List<Widget> widgets = new ArrayList<>();
            while (rs.next()) {
                Widget widget = new Widget();
                widget.setName(rs.getString("name"));
                widget.setNumberOfBigRedButtons(rs.getString("btnCount"));
                // ...
                widgets.add(widget);
            }
            return widgets ;
        }
    }

    // ...

    public void shutdown() throws Exception {
        conn.close();
    }
}

检索一堆小部件可能需要很长时间，因此来自UI类（例如，控制器类）的任何调用都应在后台线程上安排此时间。控制器类可能如下所示：

public class MyController {

    private WidgetDAO widgetAccessor ;

    // java.util.concurrent.Executor typically provides a pool of threads...
    private Executor exec ;

    @FXML
    private TextField widgetTypeSearchField ;

    @FXML
    private TableView<Widget> widgetTable ;

    public void initialize() throws Exception {
        widgetAccessor = new WidgetDAO();

        // create executor that uses daemon threads:
        exec = Executors.newCachedThreadPool(runnable -> {
            Thread t = new Thread(runnable);
            t.setDaemon(true);
            return t ;
        });
    }

    // handle search button:
    @FXML
    public void searchWidgets() {
        final String searchString = widgetTypeSearchField.getText();
        Task<List<Widget>> widgetSearchTask = new Task<List<Widget>>() {
            @Override
            public List<Widget> call() throws Exception {
                return widgetAccessor.getWidgetsByType(searchString);
            }
        };

        widgetSearchTask.setOnFailed(e -> {
           widgetSearchTask.getException().printStackTrace();
            // inform user of error...
        });

        widgetSearchTask.setOnSucceeded(e -> 
            // Task.getValue() gives the value returned from call()...
            widgetTable.getItems().setAll(widgetSearchTask.getValue()));

        // run the task using a thread from the thread pool:
        exec.execute(widgetSearchTask);
    }

    // ...
}

请注意，对（可能）长时间运行的DAO方法的调用是如何包装在 widgetTable.setItems(...)中的，该 Task在后台线程上运行（通过访问器），以防止阻塞UI（上面的规则2）。实际上，使用 setOnSucceeded(...)的便捷回调方法 API docs for Task（满足规则1）在FX Application线程上重新执行对UI（ progress）的更新。

在您的情况下，您正在执行的数据库访问将返回单个结果，因此您可能具有类似以下的方法

public class MyDAO {

    private Connection conn ; 

    // constructor etc...

    public Course getCourseByCode(int code) throws SQLException {
        try (PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement("select * from course where c_code = ?")) {
            pstmt.setInt(1, code);
            ResultSet results = pstmt.executeQuery();
            if (results.next()) {
                Course course = new Course();
                course.setName(results.getString("c_name"));
                // etc...
                return course ;
            } else {
                // maybe throw an exception if you want to insist course with given code exists
                // or consider using Optional<Course>...
                return null ;
            }
        }
    }

    // ...
}

然后你的控制器代码看起来像

final int courseCode = Integer.valueOf(courseId.getText());
Task<Course> courseTask = new Task<Course>() {
    @Override
    public Course call() throws Exception {
        return myDAO.getCourseByCode(courseCode);
    }
};
courseTask.setOnSucceeded(e -> {
    Course course = courseTask.getCourse();
    if (course != null) {
        courseCodeLbl.setText(course.getName());
    }
});
exec.execute(courseTask);

有更多示例，包括更新任务的 属性（对进度条有用...等）。