本文旨在解决多线程 Java 程序中，当一个线程监听命令行输入，另一个线程周期性打印信息时，命令行输出被干扰的问题。文章将解释为何会出现这种现象，并提供避免干扰的几种可行方案，包括将非交互线程的输出重定向到文件、管道，以及使用 curses 库进行多线程控制台应用开发。
在多线程 Java 应用程序中，如果一个线程（例如主线程）负责监听用户的命令行输入，而另一个线程负责周期性地向控制台打印信息，则可能会出现命令行输出被干扰的情况。用户在输入命令时，会被另一个线程的输出打断，导致输入混乱，影响用户体验。 根本原因在于两个线程同时竞争使用同一个控制台资源。虽然读取和写入操作仍然有效，但控制台的显示会变得混乱。 以下将介绍几种避免此类干扰的解决方案。
方案一：重定向非交互线程的输出
最简单的解决方案是将非交互线程（即周期性打印信息的线程）的输出重定向到其他地方，例如文件或命名管道。这样，只有负责监听用户输入的线程才能访问控制台，从而避免了输出干扰。
示例代码：
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;
public class RedirectOutput {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建一个文件输出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.log");
PrintStream ps = new PrintStream(fos);
// 将 System.out 重定向到文件
System.setOut(ps);
// 创建并启动线程B
Thread threadB = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("test"); // 输出到文件 output.log
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
threadB.start();
// 主线程监听用户输入 (Thread A)
java.util.Scanner scanner = new java.util.Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.print("Enter command: ");
String command = scanner.nextLine();
System.out.println("You entered: " + command);
}
}
}注意事项：
- 使用 System.setOut() 将标准输出流重定向到文件后，所有原本应该输出到控制台的信息都会被写入到指定的文件中。
- 确保文件输出流在使用完毕后关闭，以释放资源。
- 可以根据实际需求选择其他输出目标，例如命名管道。
方案二：使用 Curses 库
如果需要更复杂的控制台交互，例如在屏幕的特定位置显示信息，可以使用 Curses 库。Curses 库允许开发者在控制台上创建类似 GUI 的界面，并提供对键盘输入和屏幕输出的精细控制。通过合理设计，可以将不同线程的输出显示在屏幕的不同区域，避免相互干扰。
概念：
curses库是一个终端处理库，它允许程序控制终端屏幕的显示和输入。它提供了一系列函数，可以用来创建窗口、绘制文本、处理键盘输入等。 使用Curses库通常意味着需要维护一个主循环，并在这个主循环中处理所有的输入和输出。
实现思路：
- 初始化curses: 使用initscr()函数初始化curses库。
- 创建窗口: 使用newwin()函数创建窗口，每个线程可以在不同的窗口中进行输出。
- 线程安全: 确保对curses函数的调用是线程安全的，可以使用锁来保护共享资源。
- 刷新屏幕: 使用refresh()函数刷新屏幕，将所有窗口的内容显示到终端上。
- 结束curses: 使用endwin()函数结束curses库。
示例代码（需要引入 JCurses 库）：
由于 Curses 库的使用较为复杂，这里提供一个简化的概念性示例，展示如何使用 JCurses 避免输出干扰。 完整的JCurses安装配置和详细代码请参考JCurses官方文档。
import jcurses.system.*;
import jcurses.widgets.*;
import jcurses.util.*;
public class CursesExample {
public static void main(String[] args) {
// 初始化 Curses
Curses.init();
// 创建一个窗口用于显示线程 B 的输出
Window threadBWindow = new Window(5, 10, 10, 30, true, "Thread B Output");
// 创建一个窗口用于显示用户输入
Window userInputWindow = new Window(16, 10, 10, 30, true, "User Input");
// 启动线程 B，将输出显示在 threadBWindow 中
Thread threadB = new Thread(() -> {
while (true) {
threadBWindow.putString(1, 1, "test");
threadBWindow.refresh();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
threadB.start();
// 主线程监听用户输入，并将输入显示在 userInputWindow 中
java.util.Scanner scanner = new java.util.Scanner(System.in);
while (true) {
userInputWindow.putString(1, 1, "Enter command: ");
userInputWindow.refresh();
String command = scanner.nextLine();
userInputWindow.putString(3, 1, "You entered: " + command);
userInputWindow.refresh();
}
// 关闭 Curses (通常不会执行到这里，因为主线程进入了无限循环)
// Curses.close();
}
}注意事项：
- Curses 库的使用需要一定的学习成本，需要了解其 API 和工作原理。
- 在使用 Curses 库时，需要确保只有一个线程负责控制控制台，其他线程可以通过消息队列等方式与控制线程进行通信。
- JCurses 是 Java 对 Curses 库的封装，需要引入相应的库文件。
方案三：单线程控制台交互
最根本的解决方案是确保只有一个线程负责与控制台进行交互。可以将所有需要输出到控制台的信息都发送到该线程，由该线程统一进行输出。 这种方法可以避免线程间的竞争，从而保证控制台输出的整洁和有序。
实现思路：
- 创建一个专门负责控制台交互的线程。
- 其他线程将需要输出的信息发送到该线程的消息队列。
- 控制台交互线程从消息队列中取出信息，并将其输出到控制台。
总结：
避免多线程 Java 应用程序中命令行输出被干扰的关键在于避免多个线程同时竞争控制台资源。 可以通过重定向非交互线程的输出、使用 Curses 库或采用单线程控制台交互等方式来解决这个问题。 选择哪种方案取决于具体的应用场景和需求。 如果只是简单地避免输出干扰，重定向输出可能是最简单的选择。 如果需要更复杂的控制台交互，可以考虑使用 Curses 库。 如果希望从根本上解决问题，可以采用单线程控制台交互的方式。
