這篇文章介紹怎樣在標(biāo)準(zhǔn)Java(Java SE，也稱作J2SE)平臺上用Headless模式。

Headless模式是在缺少顯示屏、鍵盤或者鼠標(biāo)時(shí)的系統(tǒng)配置。聽起來不可思議，但事實(shí)上你可以在這中模式下完成不同的操作，甚至是用圖形數(shù)據(jù)也可以。

哪里才能用到此模式呢？想想你的應(yīng)用不停的生成一張圖片，比如，當(dāng)用戶每次登陸系統(tǒng)是都要生成一張認(rèn)證圖片。當(dāng)創(chuàng)建圖片時(shí)，你得應(yīng)用既不需要顯示器也不需要鍵盤。讓我們假設(shè)一下，現(xiàn)在你的應(yīng)用有個主架構(gòu)或者專有服務(wù)器，但這個服務(wù)沒有顯示器，鍵盤或者鼠標(biāo)。理想的決定是用環(huán)境的大量視覺計(jì)算能力而不是非視覺特性。在Headless模式下生成的圖片可以傳遞到Headful系統(tǒng)進(jìn)行更深層次渲染。

在java.awt.toolkit和java.awt.graphicsenvironment類中有許多方法，除了對字體，圖像和打印的操作外還有調(diào)用顯示器，鍵盤和鼠標(biāo)的方法。但是有一些類中，比如Canvas 和 Panel，可以在headless模式下執(zhí)行。在J2SE 1.4平臺之后就提供了對Headless模式的支持。

注：這篇文章重點(diǎn)講的是Java SE6 平臺版本的文檔。任何API的增加或其他增強(qiáng)Java SE平臺的規(guī)范是由JSR270專家組(JSR 270 Expert Group.)的審查和批準(zhǔn)。

Toolkit
java.awt.Toolkit類是Abstract Window Toolkit (AWT)的 所有實(shí)現(xiàn)類的抽象父類。Toolkit的子類用于把各種AWT組件綁定到特定的本地toolkit實(shí)現(xiàn)上去。

如果顯示設(shè)備，鍵盤或鼠標(biāo)不支持的話，很多組件都會受影響。一個合適的類構(gòu)造器應(yīng)當(dāng)拋出一個HeadlessException異常:

•     Button
•     Checkbox
•     Choice
•     Dialog
•     FileDialog
•     Frame
•     Label
•     List
•     Menu
•     MenuBar
•     MenuItem
•     PopupMenu
•     Scrollbar
•     ScrollPane
•     TextArea
•     TextField
•     Window

這種重量級的組件需要有一個操作系統(tǒng)級別上對等的圖形函數(shù)來支持它，在headless的機(jī)器上它們將不能正常工作。

與Canvas、Panel和Image組件相關(guān)的組件不需要拋出HeadlessException異常，因?yàn)檫@些組件在操作系統(tǒng)級別上的對等圖形函數(shù)可以使用空函數(shù)，然后作為輕量級組件來處理。

一個Headless的toolkit也會把Java組件綁定到本地資源上去，但是它只有在資源中不包含顯示設(shè)備或輸入設(shè)備時(shí)才會這樣做。
Graphics Environment

java.awt.GraphicsEnvironment類是一個抽象類，它描述了在給定平臺中，可以在Java技術(shù)中使用的由GraphicsDevice對象和Font對象組成的集合。該GraphicsEnvironment中的資源可以是本地的也可以是遠(yuǎn)程設(shè)備。GraphicsDevice對象可以是顯示器，打印機(jī)或者圖形緩存等，并且它們是Graphics2D 繪制函數(shù)的目標(biāo)。每一個GraphicsDevice都有許多與之關(guān)聯(lián)的GraphicsConfiguration對象。這些對象指定了不同的配置環(huán)境，在這些配置環(huán)境中可以使用GraphicsDevice。

Table 1 顯示GraphicsEnvironment 方法,檢查Headless模式支持
Table 1.  Headless 模式方法   

注意:isHeadless()方法檢查特定的系統(tǒng)屬性,java.awt.headless而不是系統(tǒng)的硬件配置.

HeadlessException 拋出的代碼,這取決于display device、keyboard、mouse在一個環(huán)境稱為不支持任何這些.唯一的例外是來自一個UnsupportedOperationException,本身就是來源于一個RuntimeException.
設(shè)置 Headless模式

使用Headless模式操作,您必須首先了解如何檢查和設(shè)置系統(tǒng)屬性與此相關(guān)的模式。此外,你必須了解如何創(chuàng)建一個默認(rèn)的工具包使用工具箱的無頭實(shí)現(xiàn)類.

系統(tǒng)屬性配置

為了啟用headless模式，需要使用setProperty()方法去設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)屬性。本方法可以讓你用期望的值來設(shè)置系統(tǒng)屬性。
 

System.setProperty("java.awt.headless", "true");

上面的代碼中，java.awt.headless是一個系統(tǒng)屬性，true是我們設(shè)定的值。

如果你想在一個相同的程序中使用headless和傳統(tǒng)環(huán)境，你可以使用下面的命令行來完成：

java -Djava.awt.headless=true 

創(chuàng)建默認(rèn)Toolkit

如果名字為java.awt.headless的系統(tǒng)屬性被設(shè)置為true,那么headless工具包就會被使用。接下來使用getDefaultToolkit()方法來創(chuàng)建一個headless toolkit的實(shí)例：
 

Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();

Headless模式檢查

要檢查Headless模式的可用性,使用GraphicsEnvironment類的isHeadless()方法:
 

GraphicsEnvironment ge =
GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
boolean headless_check = ge.isHeadless();

該方法檢查java.awt.headless系統(tǒng)屬性。如果這個屬性有一個為true的值,那么就會從工具包和依賴于一個顯示器,鍵盤,鼠標(biāo)的GraphicsEnvironment類的區(qū)域中拋出一個HeadlessException。
在Headless模式中操作

設(shè)置好headless模式并創(chuàng)建一個headless工具包的實(shí)例后,您的應(yīng)用程序可以執(zhí)行以下操作:

•     創(chuàng)建輕量級組件，如Canvas,Panel,和Swing組件,除了top級別.
•     收集關(guān)于可用的字體、字體指標(biāo)和字體設(shè)置的信息
•     設(shè)置顏色來渲染文本和圖形
•     創(chuàng)造和獲取圖像，為渲染準(zhǔn)備圖片
•     使用java.awt.PrintJob, java.awt.print.*, 和 javax.print.* 類進(jìn)行打印。
•     發(fā)出"嗶嗶"音頻。

Canvas(畫布)

下面的代碼會在屏幕上繪制出一個空白的矩形區(qū)域，你可以在上面繪制線條。可以使用Canvas類創(chuàng)建一個新的Canvas組件。
 

final Canvas c = new Canvas()
{
  public void paint(Graphics g)
  {
    Rectangle r = getBounds();
    g.drawLine(0, 0, r.width - 1, r.height - 1);
    g.drawLine(0, r.height - 1, r.width - 1, 0);
  }
};

Fonts（字體）

這段代碼顯示了怎么使用Font類畫一個文本字符串并設(shè)置文字的字體。Graphics對象是用來繪制這個字符串的。
 

public void paint(Graphics g)
{
 g.setFont(new Font("Arial", Font.ITALIC, 12));
 g.drawString("Test", 32, 8);
}

Colors

這段代碼顯示了如何使用指定的紅，綠，藍(lán)的值來設(shè)置一條線的顏色。Graphics對象是用來繪制這條線的。
 

public void paint(Graphics g)
{
 g.setColor(new Color(255, 127, 0));
 g.drawLine(0, r.height - 1, r.width - 1, 0);
}

Images

在下面的代碼中，javax.imageio.ImageIO類的使用read()方法對圖1所示的grapefruit.jpg文件進(jìn)行解碼，并返回一個緩存圖片。
 

Image i = null;
try
{
 File f = new File("grapefruit.jpg");
 i = ImageIO.read(f);
}
catch (Exception z)
{
 z.printStackTrace(System.err);
}

圖1。grapefruit.jpg圖像文件

Print

這段代碼演示了如何打印已經(jīng)準(zhǔn)備好的畫布，你可以使用paint方法自定義打印機(jī)的的默認(rèn)畫面。
 

PrinterJob pj = PrinterJob.getPrinterJob();
pj.setPrintable(new Printable()
{
 public int print(Graphics g, PageFormat pf, int pageIndex)
 {
  if (pageIndex > 0)
  {
   return Printable.NO_SUCH_PAGE;
  }
 
  ((Graphics2D)g).translate(pf.getImageableX(),
         pf.getImageableY());
 
  // Paint canvas.
  c.paint(g);
 
  return Printable.PAGE_EXISTS;
 }
});

Beep

下面的這段代碼展示了如果使用 Toolkit類的beep方法發(fā)出嘟嘟聲。
 

Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();
tk.beep();

使用Headless模式簡單例子

以下的HeadlessBasics例子運(yùn)用了文章中描述的所有功能。

要運(yùn)行這個的例子，需要用javac對下面的代碼進(jìn)行編譯。復(fù)制grapefruit.jpg圖片文件到HeadlessBasics類所在的目錄下面。
 

import java.awt.*;
import java.io.*;
import java.awt.print.*;
 
import javax.imageio.*;
 
public class HeadlessBasics
{
 public static void main(String[] args)
 {
  // Set system property.
  // Call this BEFORE the toolkit has been initialized, that is,
  // before Toolkit.getDefaultToolkit() has been called.
  System.setProperty("java.awt.headless", "true");
 
  // This triggers creation of the toolkit.
  // Because java.awt.headless property is set to true, this
  // will be an instance of headless toolkit.
  Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();
  // Standard beep is available.
  tk.beep();
 
  // Check whether the application is
  // running in headless mode.
  GraphicsEnvironment ge =
  GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
  System.out.println("Headless mode: " + ge.isHeadless());
 
  // No top levels are allowed.
  boolean created = false;
  try
  {
   Frame f = new Frame("Frame");
   created = true;
  }
  catch (Exception z)
  {
   z.printStackTrace(System.err);
   created = false;
  }
  System.err.println("Frame is created: " + created);
 
  // No other components except Canvas and Panel are allowed.
  created = false;
  try
  {
   Button b = new Button("Button");
   created = true;
  }
  catch (Exception z)
  {
   z.printStackTrace(System.err);
   created = false;
  }
  System.err.println("Button is created: " + created);
   
  // Canvases can be created.
  final Canvas c = new Canvas()
  {
   public void paint(Graphics g)
   {
    Rectangle r = getBounds();
    g.drawLine(0, 0, r.width - 1, r.height - 1);
    // Colors work too.
    g.setColor(new Color(255, 127, 0));
    g.drawLine(0, r.height - 1, r.width - 1, 0);
    // And fonts
    g.setFont(new Font("Arial", Font.ITALIC, 12));
    g.drawString("Test", 32, 8);
   }
  };
  // And all the operations work correctly.
  c.setBounds(32, 32, 128, 128);
 
  // Images are available.
  Image i = null;
  try
  {
   File f = new File("grapefruit.jpg");
   i = ImageIO.read(f);
  }
  catch (Exception z)
  {
   z.printStackTrace(System.err);
  }
  final Image im = i;
   
  // Print system is available.
  PrinterJob pj = PrinterJob.getPrinterJob();
  pj.setPrintable(new Printable()
  {
   public int print(Graphics g, PageFormat pf, int pageIndex)
   {
    if (pageIndex > 0)
    {
     return Printable.NO_SUCH_PAGE;
    }
    ((Graphics2D)g).translate(pf.getImageableX(),
           pf.getImageableY());
 
    // Paint the canvas.
    c.paint(g);
 
    // Paint the image.
    if (im != null)
    {
     g.drawImage(im, 32, 32, 64, 64, null);
    }
 
    return Printable.PAGE_EXISTS;
   }
  });
  try
  {
   pj.print();
  }
  catch (Exception z)
  {
   z.printStackTrace(System.err);
  }
 }
}

圖2顯示了這個例子中的打印輸出結(jié)果。

圖2。HeadlessBasics的打印輸出。

此外，你可以看到以下的信息：
 

Headless mode: true
java.awt.HeadlessException
at java.awt.GraphicsEnvironment.checkHeadless(Unknown Source)
at java.awt.Window.<init>(Unknown Source)
at java.awt.Frame.<init>(Unknown Source)
at HeadlessBasics.main(HeadlessBasics.java:24)
Frame is created: false
java.awt.HeadlessException
at java.awt.GraphicsEnvironment.checkHeadless(Unknown Source)
at java.awt.Button.<init>(Unknown Source)
at HeadlessBasics.main(HeadlessBasics.java:39)
Button is created: false

注：出于演示的目的，最初的代碼會導(dǎo)致此應(yīng)用程序拋出2個java.awt.HeadlessExceptions異常。

作為上一種方式的替代，你可以把標(biāo)準(zhǔn)輸出信息放到一個文件中，然后把文件打印出來。在這種情況下，使用下面的命令行來運(yùn)行這個例子：

java HeadlessBasics 2> standard_output.txt 

把現(xiàn)有的應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為Headless模式。

你怎么把現(xiàn)有的應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的headless模式？要執(zhí)行此轉(zhuǎn)換的最有效的方法是分析你的源代碼以確定任何的功能都是依賴于Headless模式的。換句話說，要實(shí)現(xiàn)相同的功能，你必須找到那些會拋出HeadlessException異常的類和方法，然后使用獨(dú)立的headless模式替換這些類和方法。

你可以使用Java SE 6 API說明來判斷一個特定的類或方法是否支持headless模式。如果一個特定的組件不支持headless模式，你的程序需要捕獲的唯一的異常是HeadlessException。它會在其它可能的異常之前被拋出。這也是為什么在本節(jié)的代碼示例"舉例: 使用Headless模式"中，沒有什么特殊的必要性來捕獲其它異常。

你肯定會發(fā)現(xiàn)其它有用的方法來使用headless模式帶來的好處。我們希望本文能幫你完成此項(xiàng)任務(wù)，在Java SE平臺中玩出一片新天地。

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