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系统信息显示及磁盘空间统计

项目目标

• 统计磁盘某个文件目录下子目录、子文件所占空间的大小
• 通过曲线图实时展示CPU 占有率

项目使用技术栈与平台

• 所用技术：javaSE/javafx
• 平台与环境：windows 10/jdk1.8/idea

项目功能

• 显示CPU 占有率，OS 版本，内存大小，操作系统架构等系统信息
• 文件目录扫描

项目展示：

（1）显示CPU 占有率 (2) 磁盘空间统计

Ⅰ 项目模块

• 项目总体模块框图
• 创建主程序
• fxml 描述UI
• CPU 占有率Tab 页设计
• 磁盘扫描Tab 页设计
• Controller 模块
• 系统资源获取模块
• 文件目录扫描模块

（1）项目总体模块框图

OS Monitor 项目结构分为两部分：UI 部分和逻辑部分。

UI 部分：主程序、磁盘空间扫描Tab 页、CPU 占有率Tab 页、Controller。UI 部分是通过javafx来实现。 逻辑部分：系统资源获取、文件目录扫描。系统资源是通过OperatingSystemMXBean 来获取。 （2）JavaFX javaFX 是JAVA 的GUI （图形用户界面）工具箱，javafx能够使用布局文件（XML）设计GUI 并使用CSS 设置样式。JavaFX 还将2D 和3D 图形、图表，以及音频、视频和嵌入式Web应用程序集成到一个GUI工具包中。 javafx 的核心构架： javafx 控件： javafx 中的控件是一个树形结构，每个节点都是一个控件，所有控件都是从Node 派生下来的，所以每个控件都可以叫做Node。 JavaFX编程指南：

（3）创建项目：

打开Idea，选择菜单"file" -> “new” -> “project” 。 （4）创建主程序 将项目自动生成的主程序Main替换成我们的OSMonitorApplication。

public class OSMonitorApplication extends Application {      @Override   public void start(Stage primaryStage) throws Exception {          // 1. 加载.fxml 文件       FXMLLoader loader = newFXMLLoader(getClass().getClassLoader().getResource("os_monitor_tab1.fxml"));       Parent root = loader.load();// 2. 创建一个场景对象              Scene scene = new Scene(root, 800, 600);       // 3. 给舞台对象设置标题       primaryStage.setTitle("OS Monitor");       // 4. 给舞台对象stage 设置场景对象scene       primaryStage.setScene(scene);       // 5. 展示舞台       primaryStage.show();  }}

加载.fxml 文件：

//getResource从resource下获取资源，类加载器FXMLLoader loader = new FXMLLoader(getClass().getClassLoader().getResource("os_monitor_tab.fxml"));

真正的加载：

Parent root = loader.load();

注意：

• 所有javafx 主程序必须派生自Application 类
• 子类必须override 父类的start 方法

创建一个资源文件夹resource,并将其标记为资源路径：

（5）fxml 描述UI 我们要用自己设计的UI 替换工程自动生成的.fxml 文件（UI的设计部分主要由SceneBuilder来完成）。UI 的主题框架是通过fxml 来描述。UI 交互比较简单，只有两个tab 页。fxml 中所有元素名称都是Javafx 中的类名或者是类的属性名，元素的属性是javafx 中类的属性。

UI 主框架包含两个tab 页，用到的控件是<TabPane> 和<Tab> 。<TabPane> 代表tab页所在的容器面板，代表一个个的tab 页。

   // 导入类路径
   
     
         
             
                 
                     
        
          ... 
                   
                  
                     
        
          ... 
                   
               
           
       
    
   

（6）CPU 占有率Tab 页设计

CPU 占有率= CPU 执行程序时间/ 统计周期时间。比如，每100ms 统计一次占用率，如果CPU 执行程序用了90ms，那么CPU 占用率是90/100 = 90%。CPU 执行程序时间包括：用户程序执行时间和内核空间执行时间。CPU 占有率Tab 页主要是通过<LineChart> 控件绘制曲线图，x 轴和y 轴都用<NumberAxis> 控件。通过<Tab> 控件的onSelectionChanged 属性设置监听事件的方法：handleCPUSelectionChanged。

（7）磁盘扫描Tab 页设计

磁盘扫描Tab 页主要是用到了<TreeTableView> 控件，绘制一个树形表格。另外设计了一个<Button> 控件来选择文件目录，通<Button> 控件的onAction 属性设置监听事件的方法：handleSelectFile。

（8）Controller 模块（只有Controller和xml文件是直接关联的）

Controller 主要是用于处理UI 事件，需要将此类添加到.fxml 文件中，我们用到的顶级容器是<VBox> ，通过fx:controller 属性设置Controller 类的包路径，方法如下：

在Controller 中，我们需要处理两个事件：CPU 占有率和目录结构统计，代码如下：

// 磁盘目录扫描事件处理方法public void handleSelectFile(ActionEvent actionEvent){      // 1. 打开文件选择对话框   // 2. 开启磁盘目录扫描线程   // 3. 渲染TreeTableView}// CPU 占有率事件处理方法public void handleCPUSelectionChanged(Event event) {      // 1. 创建一个定时器，每隔一秒获取一次CPU资源绘制曲线图   // 2. 绘制LineChart}

注意：

在Controller中可以通过xml中控件的id名对控件进行调用。

(9) 系统资源获取模块

系统资源获取采用的是OperatingSystemMXBean，这是一个JMX 接口，用于获取运行JVM 的系统的资源信息，比如，CPU 占有率，OS 版本，内存大小等等。我们用的是com.sun.management.OperatingSystemMXBean 类。

绘制CPU 占有率曲线的核心思想：

1. 每隔一秒对CPU 占有率进行一次采样，作为数轴的y 坐标
2. 我们一共保存60 秒，即1 分钟的样本点，时间作为x 坐标。
3. 用一个数组保存坐标(x,y)，每一次采样，需要把之前采样的坐标点的x 坐标减1，这样绘制的时候就会产生移动的效果。

private static final int DATA_LENGH = 60;private static XYPair[] cpuDatas = new XYPair[DATA_LENGH];private static int firstIndex = DATA_LENGH;private static void moveCPUData(double cpuPercetage){          int movIdx = -1;       if (firstIndex == 0){              movIdx = firstIndex + 1;      }else {              movIdx = firstIndex;           firstIndex--;      }       for (; movIdx < cpuDatas.length; ++movIdx){              cpuDatas[movIdx-1].setX(cpuDatas[movIdx].getX()-1);           cpuDatas[movIdx-1].setY(cpuDatas[movIdx].getY());      }       movIdx--;       cpuDatas[movIdx] = new XYPair(movIdx, cpuPercetage);}

(10) 文件目录扫描模块

文件目录扫描比较简单，核心思想是：用递归的方式遍历文件目录结构，统计某个目录下面所有子目录占用总的磁盘空间大小，然后再做一个汇总。

File[] files = node.getFile().listFiles();if (files == null) {      return;}for (File file : files) {     FileTreeNode child = new FileTreeNode();  child.setFile(file);  child.setFileName(file.getName());  if (file.isDirectory()) {          scannerDirectory(child);  } else {          child.setTotalLength(file.length());  }  node.setTotalLength(node.getTotalLength() + child.getTotalLength());  node.addChildNode(child);}

Ⅱ CPU占有率小记

利用JMX 获取系统资源，内存，cpu占有率等

private static  OperatingSystemMXBean mxBean = ManagementFactory.getPlatformMXBean(OperatingSystemMXBean.class);

需要将CPUchart和我们构建的坐标点联系起来，cpuChart即为xml中的id名。

逻辑部分和Ui部分的坐标点转换：

//拿到坐标点OSResource.XYPair[] xyPairs = OSResource.getCPUPercetage();XYChart.Series series = new XYChart.Series();//用XYChart存放坐标点，Series里面有很多坐标点for(OSResource.XYPair xyPair:xyPairs){       //将数据转换为XYChart的坐标    XYChart.Data data = new XYChart.Data(xyPair.getX(),xyPair.getY());    series.getData().add(data);}

加入定时器：每隔一段时间，执行一次任务；

//定时器线程private Timer timer = new Timer();//定时器任务private TimerTask timerTask = null;//创建一个线程任务timerTask = new TimerTask() {       @Override    public void run() {   	//具体任务//将数据转换为XYChart的坐标};//0代表任务安排后，立刻执行，1000ms为周期执行时间timer.schedule(timerTask,0,1000);

拿到要触发事件的对象

Tab tab = (Tab)event.getTarget();//拿到触发事件的对象

注意：

在gui程序中，ui界面的渲染需要在主线程完成，不能在子线程中完成。

ui里提供了一个方法，可以将线程切换到主线程中执行。

//将渲染逻辑切换到主线程执行Platform.runLater(        () ->{               //清除上一次图表中的数据点            if(cpuChart.getData().size()>0){                   cpuChart.getData().remove(0);            }            cpuChart.getData().add(series);//数据点            osType.setText(OSResource.getOSName());            cpuArch.setText(OSResource.getcpuArch());            Version.setText(OSResource.getVersion());        });

Ⅲ 磁盘统计小记

创建一个目录选择器

DirectoryChooser directoryChooser = new DirectoryChooser();

拿到OSmonistor的窗体primaryStage

//定义一个空的窗体private Stage primaryStage = null;public void setPrimaryStage(Stage primaryStage) {       this.primaryStage = primaryStage;}

在主函数中，将窗体传给Controller。

OSMonitorController controller=loader.getController();//加载fxml时，loader包含controller//将主窗口primaryStage传给OSMonitorControllercontroller.setPrimaryStage(primaryStage);

将弹出的对话框附着在primaryStage,并返回一个我们选择的目录或文件对象

File file = directoryChooser.showDialog(primaryStage);//file代表返回的选择目录或文件

TreeTableView是一个泛型类：@FXML private TreeTableView<FileTreeNode> fileStat;

//准备好逻辑部分后开始渲染TreeItem rootItem = new TreeItem(rootNode, new ImageView(image));

这只是将根节点转换过来了。

注意：

private String fileName;//文件名private long totalLength;//文件的总长List
   
     childrens = new ArrayList<>();//记录子目录
   

这里的文件名和文件总长要和xml中的一致

xml和Controller中的一致：

   
    @FXML private TreeTableView
    
      fileStat;
    
   

组建逻辑部分树结构的时候采用的递归，那么渲染的时候也要采用递归

逻辑部分:

import java.io.File;public class FileScanner {       //深序遍历    public static void scannerDirectory(FileTreeNode node) {           //获取当前目录的子目录或文件列表        File[] files = node.getFile().listFiles();//File的一个方法listFiles返回一个文件对象的数组        if (files == null) {               return;        }        //遍历子目录或者文件        for (File file : files) {               FileTreeNode child = new FileTreeNode();            child.setFile(file);            child.setFileName(file.getName());            if (file.isDirectory()) {                   //继续递归子目录                scannerDirectory(child);            } else {                   //计算文件大小                child.setTotalLength(file.length());            }            node.setTotalLength(node.getTotalLength() + child.getTotalLength());            node.addChildNode(child);        }    }}

树表渲染部分：

//递归渲染 FileTreeNode转为TreeItemprivate void fillTreeItem(FileTreeNode rootNode, TreeItem rootItem){       List
   
     childs = rootNode.getChildrens();    for(FileTreeNode node:childs){           //树转换        TreeItem item = new TreeItem(node);        //如果孩子节点大于0，说明还有子目录        if(node.getChildrens().size()>0){               item.setGraphic(new ImageView(image));        }        rootItem.getChildren().add(item);        //递归        fillTreeItem(node,item);    }}
   

对根节点进行渲染

//转换到主线程执行Platform.runLater(        () ->{               fileStat.setRoot(rootItem);        });

注意：

设置setDaemon，当线程结束时，自动释放资源。

thread.setDaemon(true);//线程执行完毕自动释放资源

允许树自动展开

rootItem.setExpanded(true);//树展开

加载文件夹图标：

private final Image image = new Image(getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("Folder.png"));

TreeItem的构造方法中允许插入图标

public TreeItem(final T value, final Node graphic)

设置根节点图标：

TreeItem rootItem = new TreeItem(rootNode, new ImageView(image));

将子树也设置文件夹图标：

//如果孩子节点大于0，说明还有子目录if(node.getChildrens().size()>0){       item.setGraphic(new ImageView(image));}

清空上一次选择的数据：

//在重新选择时，清空数据fileStat.setRoot(null);

关掉定时器：

//Tab页没被选中时，关掉定时器TimerTaskif(timerTask!=null){       timerTask.cancel();    timerTask = null;}

//程序退出时，退出timer线程public void shutdown(){       if(timer !=null){           timer.cancel();    }}

当请求关闭窗口时，调用shutdown方法

//当关闭窗口时，关闭timer线程primaryStage.setOnCloseRequest((e) -> controller.shutdown());