Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 9: Tiếp tục cải tiến chương trình đồ họa liệt kê các số nguyên tố - Lê Hồng Phương

Bài 9: Tiếp tục cải tiến chương trình đồ họa liệt kê các số nguyên tố Lê Hồng Phương, Nguyễn Việt Hùng, Hà Mỹ Linh phuonglh@gmail.com Khoa Toán-Cơ-Tin học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 2 Nội dung ● Tiếp tục cải tiến chương trình liệt kê các số nguyên tố trong bài giảng trước: – Lập trình đa luồng trong ứng dụng đồ họa: ● Luồng đồ họa ● Luồng công việc – Sử dụng ProgressMonitor – Sử dụng SwingWorker – Sử dụng PropertyChangeListener 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 3 Nguyên tắc tách luồng ● Khi lập trình các ứng dụng có giao diện đồ họa, ta cần chú ý nguyên tắc tách luồng: – Luồng đồ họa: vẽ, cập nhật các thành phần đồ họa, nhận các sự kiện bấm phím, kích chuột... – Luồng công việc: sử dụng để chạy các tác vụ cần nhiều thời gian để thực hiện. ● Chú ý: luồng đồ họa còn được gọi là luồng phân phối sự kiện: Event Dispatch Thread – EDT. Mọi ứng dụng đồ họa đều chạy trong một luồng đồ họa. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 4 Nguyên tắc tách luồng ● Trong chương trình liệt kê số nguyên tố ở bài giảng trước, ta không tách luồng. ● Nếu người dùng nhập vào số n lớn cỡ hàng trăm triệu thì tác vụ liệt kê số nguyên tố sẽ mất nhiều thời gian. ● Trong thời gian chờ tính toán, giao diện đồ họa của chương trình không hoạt động: – Người dùng không thể chọn thực đơn hay thực hiện bất kì công việc nào khác trên giao diện. – Lí do: luồng đồ họa đang bận tính toán! 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 5 Nguyên tắc tách luồng ● Ta cần cải tiến chương trình với cách giải quyết cơ bản: – Viết một luồng công việc có nhiệm vụ liệt kê các số nguyên tố, chạy tách riêng khỏi luồng đồ họa. – Khi nào luồng công việc thực hiện xong nhiệm vụ, trả về kết quả thì sẽ thực hiện cập nhật kết quả trên giao diện bằng luồng đồ họa. ● Trong thực tế, không nhất thiết phải chờ luồng công việc chạy xong, có kết quả toàn bộ mới thực hiện cập nhật đồ họa. – Cập nhật dần dần giao diện, sử dụng kết quả trung gian → Tăng tính tương tác của chương trình. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 6 Cách giải quyết cơ bản ● Với cách giải quyết cơ bản, ta chỉ cập nhật giao diện khi luồng công việc kết thúc. – Tăng cường tính tương tác bằng cách sử dụng một thanh tiến trình (JProgressBar) hoặc một hộp thoại tiến trình (ProgressMonitor) chỉ định mức độ hoàn thành tác vụ của luồng công việc. – Nếu dùng ProgressMonitor, người dùng có thể ngắt luồng công việc giữa chừng bằng cách nhấn nút Cancer. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 7 ProgressMonitor ● Với những số n nhỏ thì chương trình chạy nhanh, hộp thoại tiến trình không xuất hiện. ● Nhập số n lớn, hộp thoại tiến trình sẽ xuất hiện. progressMonitor = new ProgressMonitor( PrimeNumberFrame.this, "Computing prime numbers...", "", 0, 100); private ProgressMonitor progressMonitor; Một trường của lớp PrimeNumberFrame 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 8 Nguyên tắc cập nhật đồ họa ● Việc cập nhật trạng thái của các thành phần đồ họa cần phải được thực hiện trong luồng đồ họa. ● Nếu luồng công việc thực hiện chức năng cập nhật các thành phần đồ họa thì sẽ sinh ngoại lệ – chương trình bị lỗi. ● Lớp SwingWorker giúp lập trình viên quản lí cả luồng công việc và cập nhật đồ họa, tránh gây lỗi. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 9 ​Luồng khởi tạo ● Khi bắt đầu chương trình đồ họa, chương trình luôn xuất phát từ luồng bắt đầu, hay luồng khởi tạo (initial thread). ● Nhiệm vụ của luồng này là tạo một đối tượng Runnable để sinh giao diện cho chương trình và chuyển đối tượng đó vào chạy trong luồng đồ họa. javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { PrimeNumberFrame app = new PrimeNumberFrame(); app.pack(); app.setVisible(true); } }); Ở đây, ta sử dụng lớp nội không tên cài đặt giao diện Runnable. (Chương trình gọn hơn) 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 10 Luồng đồ họa ● Sau khi luồng đồ họa khởi động thì chương trình được điều khiển bởi luồng này. ● Chương trình hoạt động theo nguyên tắc: nhận sự kiện → xử lí sự kiện. ● Ví dụ: – Bấm phím Ok → liệt kê các số nguyên tố – Chọn mục thực đơn Exit → thoát chương trình – Chọn mục thực đơn About → mở hộp thoại About 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 11 Luồng công việc ● Luồng công việc (worker thread hay background thread) được sử dụng để thực hiện các tác vụ chậm. ● Mỗi luồng công việc được biểu diễn bởi một đối tượng thuộc lớp javax.swing.SwingWorker. – Đây là một lớp trừu tượng, ta cần tạo lớp con kế thừa lớp này. ● Lớp SwingWorker cung cấp các phương thức hữu ích sau. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 12 Luồng công việc ● Phương thức doInBackground thực hiện tác vụ, trả về kết quả để dùng trong các luồng khác (thường là dùng trong luồng đồ họa) ● Phương thức done chứa các lệnh được thực hiện trong luồng đồ họa khi thực hiện xong tác vụ. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 13 Luồng công việc ● Chú ý: – Phương thức doInBackground cũng có thể trả các kết quả trung gian bằng cách gọi phương thức publish; – Phương thức process chứa các lệnh được thực hiện trong luồng đồ họa để cập nhật dần giao diện. ● Trong chương trình ví dụ, ta không sử dụng các kết quả trung gian nên không dùng publish và process. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 14 Luồng công việc ● Luồng công việc còn định nghĩa một số thuộc tính, trong đó nếu giá trị của các thuộc tính này thay đổi thì sẽ làm phát siinh sự kiện thuộc kiểu PropertyChangeEvent. – Ta quan tâm tới thuộc tính progress. – Để thay đổi giá trị của thuộc tính này, ta gọi phương thức setProgress. ● Xử lí sự kiện PropertyChangeEvent bằng cách – Viết một lớp cài đặt giao diện PropertyChangeListener – Gọi phương thức addPropertyChangeListener. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 15 class PrimeEnumerationTask extends SwingWorker { private int n; private DefaultListModel listModel; public PrimeEnumerationTask(int n) { super(); this.n = n; listModel = new DefaultListModel(); } @Override protected DefaultListModel doInBackground() throws IOException { PrimeNumbers pn = new PrimeNumbers(); setProgress(0); int k = 2; while (k <= n && !isCancelled()) { if (pn.isPrime(k)) { listModel.addElement(k); } setProgress(100 * k / n); k++; } return listModel; } // more code goes here... } Kết quả trung gian (từng số nguyên tố) Không được cập nhật giao diện đồ họa ở đây! 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 16 class PrimeEnumerationTask extends SwingWorker { // more code goes here... @Override protected void done() { // update the UI in the EDT okButton.setEnabled(true); primeList.setModel(listModel); } } Các lệnh trong done sẽ được chạy trong luồng đồ họa khi luồng công việc kết thúc class EnumeratePrimeNumbersListener implements ActionListener { @Override public void actionPerformed(ActionEvent event) { // some code... progressMonitor = new ProgressMonitor( PrimeNumberFrame.this, "Computing prime numbers...", "", 0, 100); progressMonitor.setProgress(0); task = new PrimeEnumerationTask(n); task.addPropertyChangeListener(new ProgressPropertyChangeListener()); task.execute(); okButton.setEnabled(false); } } Tạo và thực hiện tác vụ trong luồng công việc 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 17 class ProgressPropertyChangeListener implements PropertyChangeListener { @Override public void propertyChange(PropertyChangeEvent event) { if (event.getPropertyName().equals("progress")) { int progress = (Integer) event.getNewValue(); progressMonitor.setProgress(progress); progressMonitor.setNote("" + progress + "%"); if (progressMonitor.isCanceled() || task.isDone()) { Toolkit.getDefaultToolkit().beep(); if (progressMonitor.isCanceled()) { task.cancel(true); System.out.println("Task canceled."); } else { System.out.println("Task completed."); } okButton.setEnabled(true); } } } } Cập nhật tiến trình thực hiện tác vụ Bật lại nút Ok nếu tác vụ bị hủy giữa chừng hoặc đã thực hiện xong 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 18 Chương trình ● Xem các tệp mã nguồn trong gói lecture8.primes4 – ​LookAndFeelLister.java – PrimeNumberApp.java – PrimeNumberFrame.java – PrimeNumbers.java – PrimeNumberIO.java 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 19 Tiếp theo... ● Ta có thể tiếp tục cải tiến chương trình theo hướng làm chương trình trực quan sinh động hơn: – Tìm được số nguyên tố nào thì cập nhật dần kết quả vào danh sách luôn, không đợi tìm hết mọi số mới cập nhật toàn bộ danh sách. – (Bài tập về nhà) ● Gợi ý: Sử dụng các phương thức publish và process. 2012-2013 Object-Oriented Programming: Collections 20 Tham khảo thêm ● Concurrency in Swing: – index.html ● How to use progress bars – progress.html ● How to write a property change listener: – tychangelistener.html ● Creating a GUI with JFC/Swing: –