SecurityManager – менеджер безопасности

С помощью методов этого класса приложения перед выполнением потенциально опасных операций проверяют, является ли операция допустимой в данном контексте.

Класс SecurityManager содержит много методов с именами, начинающимися с приставки check ("проверить"). Эти методы вызываются из стандартных классов библиотек Java перед тем, как в них будут выполнены потенциально опасные операции. Типичный вызов выглядит примерно следующим образом:

где X – название потенциально опасной операции: Access, Read, Write, Connect, Delete, Exec, Listen и т.д.

Предотвращение вызова производится путем бросания исключения – SecurityException, если вызов операции не разрешен (кроме метода checkTopLevelWindow, который возвращает boolean значение).

Для установки менеджера безопасности в качестве текущего вызывается метод setSecurityManager() в классе System. Соответственно, для его получения нужно вызвать метод getSecurityManager().

В большинстве случаев, если приложение запускается локально, будут разрешены все действия, поскольку в системе SecurityManager отсутствует. Предполагается, что запускаемому локально приложению можно полностью доверять. Если же приложение может быть опасно (например, его код был загружен из сети, как это происходит в случае апплетов), то менеджер безопасности выставляется и его уже нельзя убрать или заменить (попытки вызовут SecurityException ). Он контролирует работу с локальной файловой системой, сетевыми соединениями, потоками исполнения и т.д.

System

Класс System содержит набор полезных статических методов и полей. Экземпляр этого класса не может быть создан или получен.

Пожалуй, наиболее широко используемой возможностью, предоставляемой System, является стандартный вывод, доступный через переменную System.out. Ее тип – PrintStream (потоки данных будут подробно рассматриваться в лекции 15). Стандартный вывод можно перенаправить в другой поток (файл, массив байт и т.д., главное, чтобы это был объект PrintStream ):

При запуске этого кода на экран будет выведено только

И в файл "d:\file2.txt" будет записано

Аналогично могут быть перенаправлены стандартный ввод System.in – вызовом System.setIn(InputStream) и поток вывода сообщений об ошибках System.err – вызовом System.setErr(PrintStream) (по умолчанию все потоки – in, out, err – работают с консолью приложения).

Следующие методы класса System позволяют работать с некоторыми параметрами системы:

• public static void runFinalizersOnExit(boolean value) – определяет, будет ли производиться вызов метода finalize() у всех объектов (у кого еще не вызывался), когда выполнение программы будет окончено (по умолчанию выставлено значение false );
• public static native long currentTimeMillis() – возвращает текущее время; это время представляется как количество миллисекунд, прошедших с 1 января 1970 года;
• public static String getProperty(String key) – возвращает значение свойства с именем key.

Чтобы получить все свойства, определенные в системе, можно воспользоваться следующим методом:

• public static java.util.Properties getProperties() – возвращает объект java.util.Properties, в котором содержатся значения всех определенных системных свойств.

Метод arrayCopy(Object source, int srcPos, Object target, int trgPos, int length) предоставляет возможность быстрого копирования содержимого одного массива в другой. Первый параметр задает исходный массив, второй – номер позиции, начиная с которой брать элементы для копирования. Третий параметр – массив-"получатель", четвертый – номер позиции в нем, начиная с которого будут записываться скопированные элементы. Наконец, последний параметр задает количество элементов, которые надо скопировать. Оба массива должны быть созданы, иметь совместимые типы и достаточную длину, иначе будут сгенерированы соответствующие исключения.

Runtime

Во время исполнения приложению Java сопоставляется экземпляр класса Runtime. Этот объект позволяет взаимодействовать с окружением, в котором запущена Java-программа. Получить его можно с помощью статического метода Runtime.getRuntime().

Объект этого класса:

• public void exit(int status) – осуществляет завершение программы с кодом завершения status (при использовании этого метода особое внимание нужно уделить обработке исключений – выход будет осуществлен моментально и в конструкциях try-catch-finally управление в finally передано не будет);
• public native void gc() – сигнализирует сборщику мусора о необходимости запуска;
• public void runFinalization() – производит запуск выполнения методов finalize() у всех объектов, этого ожидающих;
• public native long freeMemory() – возвращает количество свободной памяти, доступной приложению JVM. В некоторых случаях это количество может быть увеличено, если вызвать у объекта Runtime метод gc() ;
• public native long totalMemory() – возвращает суммарное количество памяти, выделенное Java-машине. Это количество может изменяться даже в течение одного запуска, что зависит от реализации платформы, на которой запущена Java-машина. Также не стоит закладываться на объем памяти, занимаемой одним определенным объектом, – эта величина тоже зависит от реализации Java-машины;
• public void loadLibrary(String libname) – загружает библиотеку с указанным именем.

Обычно загрузка библиотек производится следующим образом: в классе, использующем native реализации методов, добавляется статический инициализатор, например:

Таким образом, когда класс будет загружен и инициализирован, необходимый код для реализации native методов также будет загружен. Если будет произведено несколько вызовов загрузки библиотеки с одним и тем же именем, произведен будет только первый, а все остальные будут проигнорированы.

• public void load(String filename) – подгружает файл с указанным названием в качестве библиотеки. В принципе, этот метод работает так же, как и метод loadLibrary(), только принимает в качестве параметра именно название файла, а не библиотеки, тем самым позволяя загрузить любой файл с native кодом;
• public Process exec(String command) – в отдельном процессе запускает команду, представленную переданной строкой. Возвращаемый объект Process может быть использован для взаимодействия с этим процессом.

Process

Объекты этого класса получаются вызовом метода exec() у объекта Runtime, запускающего отдельный процесс. Объект класса Process может использоваться для управления процессом и получения информации о нем.

Process – абстрактный класс, определяющий, какие методы должны присутствовать в реализациях для конкретных платформ. Методы класса Process:

• public InputStream getInputStream() – дает возможность получать поток ввода процесса;
• getErrorStream(), getOutputStream() – методы, аналогичные getInputStream(), но получающие, соответственно, стандартные потоки сообщений об ошибках и вывода;
• public void destroy() – уничтожает процесс; все подпроцессы, запущенные из него, также будут уничтожены;
• public int exitValue() – возвращает код завершения процесса; по соглашению, код завершения, равный 0, означает нормальное завершение;
• public int waitFor() – вынуждает текущий поток выполнения приостановиться до тех пор, пока не будет завершен процесс, представленный этим экземпляром Process ; возвращает значение кода завершения процесса.

Даже если в приложении Java не будет ни одной ссылки на объект Process, процесс не будет уничтожен и будет продолжать асинхронно выполняться до своего завершения. Спецификацией не оговаривается механизм, с помощью которого будет выделяться процессорное время на выполнение процессов Process и потоков Java. Поэтому при проектировании программ не стоит полагаться ни на какой из них, так как различные Java-машины могут демонстрировать различное поведение.

Потоки исполнения

Многопоточная архитектура в Java была подробно рассмотрена в лекции 12. Остановимся более подробно на методах применяемых классов.

Runnable

Runnable – это интерфейс, содержащий один-единственный метод без параметров: run().

Thread

Объекты этого класса представляют возможность запускать и управлять потоками исполнения.

Итак, для управления потоками в классе Thread предусмотрены следующие методы:

• public void start() – производит запуск нового потока;
• public final void join() – если поток A вызывает этот метод у объекта Thread, представляющего поток B ( threadB.join() ), то выполнение потока A приостанавливается до тех пор, пока не закончит выполнение поток B ;
• public static void yield() – поток, из которого вызван этот метод, временно приостанавливается, чтобы дать возможность выполняться другим потокам;
• public static void sleep(long millis) – поток, из которого вызван этот метод, перейдет в состояние "сна" на указанное количество миллисекунд, после чего сможет продолжить выполнение. При этом нужно учесть, что через время millis миллисекунд этому потоку может быть выделено процессорное время, а может, ему придется и подождать немного дольше. Можно сказать, что поток продолжит выполнение не раньше, чем через время millis миллисекунд.

Существует еще несколько методов, которые объявлены deprecated и рекомендуется их избегать. Это: suspend() – временно прекратить выполнение, resume() – продолжить выполнение (приостановленное вызовом suspend()), stop() – остановить выполнение потока.

При вызове метода stop() в потоке, который представляет этот объект Thread, будет брошена ошибка ThreadDeath. Этот класс унаследован от Error. Если ошибка не будет обработана в программе и, соответственно, произойдет прекращение работы потока, сообщение о ненормальном завершении выведено не будет, так как такое завершение рассматривается как нормальное. Если же в программе эта ошибка обрабатывается (например, для проведения каких-то дополнительных действий перед закрытием потока), то очень важно позаботиться о том, чтобы эта же ошибка была брошена дальше, чтобы поток действительно закончил свое выполнение. Класс ThreadDeath специально унаследован от Error, а не от Exception, так как очень часто используется перехват всех исключений класса Exception, что не позволит корректно остановить поток.

Также Thread позволяет выставлять такие свойства потока, как:

• Name – значение типа String, которое можно использовать для более наглядного обращения с потоками в группе;
• Daemon – выполнение программы не будет прекращено до тех пор, пока выполняется хотя бы один не daemon поток;
• Priority – определяет приоритет потока. В классе Thread определены константы, задающие минимальное и максимальное значения для приоритетов потока,– MIN_PRIORITY и MAX_PRIORITY, а также значение приоритета по умолчанию – NORM_PRIORITY.

Эти свойства могут быть изменены только до того момента, когда поток будет запущен, то есть вызван метод start() объекта Thread.

Получить эти значения можно, конечно же, в любой момент жизни потока – и после его запуска, и после прекращения выполнения. Также можно узнать, в каком состоянии сейчас находится поток: вызовом методов isAlive() – выполняется ли еще, isInterrupted() – прерван ли.

ThreadGroup

Для того, чтобы отдельный поток не мог начать останавливать и прерывать все потоки подряд, введено понятие группы. Поток может оказывать влияние только на потоки, которые находятся в одной с ним группе. Группу потоков представляет класс ThreadGroup. Такая организация позволяет защитить потоки от нежелательного внешнего воздействия. Группа потоков может содержать другие группы, что позволяет организовать все потоки и группы в иерархическое дерево, в котором каждый объект ThreadGroup, за исключением корневого, имеет родителя.

Класс ThreadGroup обладает методами для изменения свойств всех входящих в него потоков, таких, как приоритет, daemon и т.д. Метод list() позволяет получить список потоков.

Исключения

Подробно механизм использования исключений описан в лекции 10. Здесь остановимся только на том, что базовым классом для всех исключений является класс Throwable. Любой класс, который планируется использовать как исключение, должен явным или неявным образом наследоваться от него. Класс Throwable, а также наиболее значимые его наследники – классы Error, Exception, RuntimeException, – содержатся именно в пакете java.lang.

Заключение

В этой лекции мы рассказали о назначении и возможностях классов, представленных в пакете java.lang. Как Вы теперь знаете, пакет java.lang автоматически импортируется во все Java программы и содержит фундаментальные классы и интерфейсы, которые составляют основу для других пакетов Java.

Были рассмотрены все наиболее важные классы пакета java.lang:

• Object, Class – основные классы, представляющие объект и класс объектов;
• классы-обертки (Wrapper классы) – служат для представления примитивных значений в виде объектов, так как многие классы работают именно с объектами;
• Math – класс, предоставляющий набор статических методов, реализующих базовые математические функции;
• String и StringBuffer – классы для работы со строками;
• System, Runtime, Process, ClassLoader, SecurityManager – системные классы, помогающие взаимодействовать с программным окружением ( System, Runtime, Process ), загружать классы в JVM ( ClassLoader ) и управлять безопасностью ( SecurityManager );
• Thread, ThreadGroup, Runnable – типы, обеспечивающие работу с потоками исполнения в Java;
• Throwable, Error, Exception, RuntimeException – базовые классы для всех исключений.

Лекция 14. Пакет java.util