8.3 Die Utility-Klasse System und Properties 

In der Klasse java.lang.System finden sich Methoden zum Erfragen und Ändern von Systemvariablen, zum Umlenken der Standard-Datenströme, zum Ermitteln der aktuellen Zeit, zum Beenden der Applikation und noch das ein oder andere. Alle Methoden sind statisch, und ein Exemplar von System lässt sich nicht anlegen. In der Klasse java.lang.Runtime – die Schnittstelle RunTime aus dem CORBA-Paket hat hiermit nichts zu tun – finden sich zusätzlich Hilfsfunktionen wie das Starten von externen Programmen oder Methoden zum Erfragen des Speicherbedarfs. Anders als System ist hier nur eine Funktion statisch, nämlich die Singleton-Methode getRuntime(), die das Exemplar von Runtime liefert.

Insgesamt machen die beiden Klassen keinen besonders aufgeräumten Eindruck; sie erwecken irgendwie den Eindruck, dass hier alles zu finden ist, was an anderen Stellen nicht mehr hingepasst hat. Auch wären Funktionen einer Klasse genauso gut in der anderen Klasse aufgehoben. Dass die Methode System.arraycopy() zum Kopieren von Feldern nicht in java.-util.Arrays stationiert ist, lässt sich nur historisch erklären. Und System.exit() leitet an Runtime.getRuntime().exit() weiter. Einige Methoden sind veraltet beziehungsweise anders verteilt: das exec() von Runtime zum Starten von externen Prozessen übernimmt eine neue Klasse ProcessBuilder, und die Frage nach dem Speicherzustand oder der Anzahl an Prozessoren beantworten MBeans wie etwa ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean().getAvailableProcessors().

8.3.1 Systemeigenschaften der Java-Umgebung 

Die Java-Umgebung verwaltet Systemeigenschaften wie Pfadtrenner oder die Version der virtuellen Maschine in einem java.util.Properties-Objekt. Die statische Funktion System.-getProperties() erfragt diese Systemeigenschaften und liefert das gefüllte Properties-Objekt zurück. Zum Erfragen einzelner Eigenschaften ist das Properties-Objekt aber nicht unbedingt nötig: System.getProperty() erfragt direkt eine Eigenschaft.

System.out.println( System.getProperty("os.name") );

System.getProperties().list( System.out );

Eine Liste der Standard-Systemeigenschaften bietet die API-Dokumentation, und die Webseite http://java-tutor.com/go/sysprops sammelt Belegungen für unterschiedliche Laufzeitumgebungen.

final class java.lang.System

• static String getProperty( String key ) Gibt die Belegung einer Systemeigenschaft zurück. Ist der Schlüssel null oder leer, gibt es eine NullPointerException bzw. eine IllegalArgumentException.

• static String getProperty( String key, String def ) Gibt die Belegung einer Systemeigenschaft zurück. Ist sie nicht vorhanden, liefert die Funktion die Zeichenkette def, den Default-Wert. Für die Ausnahmen gilt das Gleiche wie bei getProperty(String).

• static String setProperty( String key, String value ) Belegt eine Systemeigenschaft neu. Die Rückgabe ist die alte Belegung – oder null, falls es keine alte Belegung gab.

• static String clearProperty( String key ) Löscht eine Systemeigenschaft aus der Liste. Die Rückgabe ist die alte Belegung – oder null, falls es keine alte Belegung gab.

• static Properties getProperties() Liefert ein mit den aktuellen Systembelegungen gefülltes Properties-Objekt.

8.3.2 line.separator 

Um nach dem Ende einer Zeile zum Anfang der nächsten zu kommen, wird ein Zeilenumbruch (engl. new line) eingefügt. Das Zeichen für den Zeilenumbruch muss kein einzelnes sein, es können auch mehrere Zeichen nötig sein. Zum Leidwesen der Programmierer unterscheidet sich die Anzahl der Zeichen für den Zeilenumbruch auf den bekannten Architekturen:

• Unix: Line Feed (Zeilenvorschub)

• Macintosh: Carriage Return (Wagenrücklauf)

• Windows: beide Zeichen (Carriage Return und Linefeed)

Der Steuercode für Carriage Return (kurz CR) ist 13 (0x0D), der für Line Feed (kurz LF) ist 10 (0x0A). Java vergibt obendrein eigene Escape-Sequenzen für diese Zeichen: \r für Carriage Return und \n für Line Feed. (Die Sequenz \f für ein Form Feed – Seitenvorschub – spielt bei den Zeilenumbrüchen keine Rolle.)

Um sich nicht in eine Abhängigkeit von einem Betriebssystem zu begeben, sollte der Zeilenumbruch vom System erfragt werden. Hierzu gibt es eine Property: line.separator. Unter Windows ergibt sich folgendes Bild:

System.out.println( System.getProperty("os.name") );             // Windows 2000 
String lineSep = System.getProperty( "line.separator" ); 
System.out.println( lineSep.length() );                          // 2 
System.out.println( Integer.toHexString(lineSep.charAt(0)) );    // d 
if ( lineSep.length() > 1 ) 
  System.out.println( Integer.toHexString(lineSep.charAt(1)) );  // a

Mit einem println() oder »%n« in format() beziehungsweise printf() haben wir auch keine Probleme.

8.3.3 Browser-Version abfragen 

Nützlich für Applets sind die Eigenschaften browser.version und java.vendor. Letzteres identifiziert den Browser, und so lässt sich in Erfahrung bringen, ob der Browser ein Internet Explorer oder Netscape Communicator ist.

String prop  = System.getProperty( "java.vendor" ); 
boolean isIe = prop.indexOf( "Microsoft Corp." ) >= 0;

8.3.4 Property von der Konsole aus setzen 

Eigenschaften lassen sich auch beim Programmstart von der Konsole aus setzen. Dies ist praktisch für eine Eigenschaft, die beispielsweise das Verhalten des Programms steuert oder das Programm konfiguriert. In der Kommandozeile werden mit -D der Name der Eigenschaft und ihr Wert angegeben. Viele Entwicklungsumgebungen erlauben es, diese in einem Fenster zu setzen. Die Informationen tauchen nicht bei der Argument-Liste in der main()-Methode auf, da sie vor dem Namen der Klasse stehen und bereits von der Java-Laufzeitumgebung verarbeitet werden.

Um die Eigenschaften auszulesen, gibt es zwei Möglichkeiten. Eine davon ist überraschend.

Listing 8.5    SetProperty.java

class SetProperty 
{ 
  static public void main( String[] args ) 
  { 
    boolean debug = false; 
    String prop = System.getProperty( "DEBUG" ); 
 
    // Erste Möglichkeit 
    if ( prop != null ) 
      debug = Boolean.valueOf(prop).booleanValue(); 
 
 
    if ( debug ) 
        System.out.println( "Wir dürfen debuggen" ); 
 
    // Zweite Möglichkeit 
    System.out.println( Boolean.getBoolean("DEBUG") ); 
 } 
}

Auf der Konsole erfolgt die Ausgabe:

$ java -DDEBUG=true SetProperty 
Wir dürfen debuggen 
true

Wir bekommen über getProperty() einen String zurück, der den Wert anzeigt. Falls es überhaupt keine Eigenschaft mit diesem Namen gibt, erhalten wir stattdessen null. So wissen wir auch, ob dieser Wert überhaupt gesetzt wurde.

Für die Wahrheitswerte gibt es die statische Funktion getBoolean() in der Klasse Boolean, die aus den System-Properties eine Eigenschaft mit dem angegebenen Namen heraussucht.

public static boolean getBoolean( String name ) { 
  return toBoolean( System.getProperty(name) ); 
}

Es erstaunt, diese Funktion in der Wrapper-Klasse Boolean anzutreffen, weil dies nichts mit den Wrapper-Objekten zu tun hat. Gegenüber einer eigenen, direkten System-Anfrage hat getBoolean() auch den Nachteil, dass wir bei der Rückgabe false nicht unterscheiden können, ob es die Eigenschaft nicht gibt oder ob die Eigenschaft mit dem Wert false belegt ist.

final class java.lang.Boolean 
implements Serializable, Comparable<Boolean>

• static boolean getBoolean( String propName ) Liest eine Systemeigenschaft aus.

8.3.5 Umgebungsvariablen des Betriebssystems 

Fast jedes Betriebssystem nutzt das Konzept der Umgebungsvariablen; bekannt ist etwa PATH für den Suchpfad für Applikationen unter Windows und unter Unix. Die von Java mittels System.getProperties() eingeführten Eigenschaften unterscheiden sich grundlegend von den System-Umgebungsvariablen und tauchen daher in der Liste nicht auf.

Seit Java 5 ist es möglich, auf diese System-Umgebungsvariablen zuzugreifen. Dazu dient die statische Funktion System.getenv(). Sie liefert eine Menge von <String, String>-Paaren.

Einige der Variablen sind auch über die System-Properties zu erreichen.

Um auf eine spezielle Umgebungsvariable zuzugreifen, lässt sich getenv(String) nutzen, etwa um den Suchpfad herauszufinden: System.getenv("path");

Map<String,String> map = System.getenv(); 
System.out.println( map.toString().replace(',', '\n') );

8.3.6 Einfache Zeitmessung und Profiling 

Neben den komfortablen Klassen zum Verwalten von Datumswerten gibt es mit zwei Funktionen einfache Möglichkeiten, Zeiten für Programmabschnitte zu messen:

final class java.lang.System

• static long currentTimeMillis() Gibt die seit dem 1.1.1970 vergangenen Millisekunden zurück.

• static long nanoTime() Liefert vom genauesten System-Zeitgeber die Zeit. Sie hat keinen Bezugspunkt zu irgendeinem Datum; vom 1.1.1970 sind so viele Nanosekunden vergangen, dass sie gar nicht in den long passen würden.

Die Differenz zweier Zeitwerte kann zur groben Abschätzung von Ausführungszeiten für Programme dienen.

Listing 8.6    com/javatutor/insel/lang/Profiling.java

package com.javatutor.insel.lang; 
 
import static java.util.concurrent.TimeUnit.NANOSECONDS; 
 
class Profiling 
{ 
  private static long[] measure() 
  { 
    final int MAX = 3000; 
 
    final String string = "Aber Angie, Angie, ist es nicht an der Zeit,  
                           Goodbye zu sagen? " + 
                          "Ohne Liebe in unseren Seelen und ohne Geld in  
                           unseren Mänteln. " + 
                          "Du kannst nicht sagen, dass wir zufrieden sind."; 
 
    final int    number     = 123; 
    final double nullnummer = 0.0; 
 
    // StringBuffer(size) und append() zur Konkatenation 
 
    long time1 = System.nanoTime(); 
 
    final StringBuilder sb1 = new StringBuilder( MAX * (string.length() + 6) ); 
    for ( int i = MAX; i-- > 0; ) 
      sb1.append( string ).append( number ).append( nullnummer ); 
    sb1.toString(); 
 
    time1 = NANOSECONDS.toMillis( System.nanoTime() - time1 ); 
 
    // StringBuffer und append() zur Konkatenation 
 
    long time2 = System.nanoTime(); 
 
    final StringBuilder sb2 = new StringBuilder(); 
    for ( int i = MAX; i-- > 0; ) 
      sb2.append( string ).append( number ).append( nullnummer ); 
    sb2.toString(); 
 
    time2 = NANOSECONDS.toMillis( System.nanoTime() - time2 ); 
 
    // + zur Konkatenation 
 
    long time3 = System.nanoTime(); 
 
    String t = ""; 
    for ( int i = MAX; i-- > 0; ) 
      t += string + number + nullnummer; 
 
    time3 = NANOSECONDS.toMillis( System.nanoTime() - time3 ); 
 
    return new long[] { time1, time2, time3 }; 
  } 
 
  public static void main( String[] args ) 
  { 
    measure(); System.gc(); measure(); System.gc(); 
    long[] durations = measure(); 
 
    System.out.printf( "sb(size), append(): %d ms%n", durations[0] ); // sb(size), 
                                                                 // append(): 2 ms 
    System.out.printf( "sb(), append()    : %d ms%n", durations[1] ); // sb(), 
                                                            // append()    : 21 ms 
    System.out.printf( "t+=               : %d ms%n", durations[2] ); // t+= 
                                                                     // : 10661 ms 
  } 
}

Das Testprogramm hängt Zeichenfolgen mit

• einem StringBuilder, der nicht in der Endgrößte initialisiert ist,

• einen StringBuilder, der eine vorinitialisierte Endgröße nutzt, und

• dem Plus-Operator von Strings zusammen.

Vor der Messung gibt es zwei Testläufe und ein System.gc(), was den Garbage Collector anweist, Speicher freizugeben. (Das würde in gewöhnlichen Programmen nicht stehen, da der GC schon selbst ganz gut weiß, wann Speicher freizugeben ist. Nur kostet das Freigeben auch Ausführungszeit, und es würde die Messzeiten beeinflussen, was wir hier nicht wollen.)

Auf meinem Rechner – Intel Pentium D 920 (2 Prozessoren), Java SE 6 – liefert das Programm die Ausgabe:

sb(size), append(): 3 ms 
sb(), append()    : 5 ms 
t+=               : 26948 ms

Das Ergebnis: Bei großen Anhänge-Operationen ist es ein wenig besser, einen passend in der Größe initialisierten StringBuilder zu benutzen. Über das + entstehen viele temporäre Objekte, was wirklich teuer kommt. Aber auch, wenn der StringBuilder nicht die passende Größe enthält, sind die Differenzen nahezu unbedeutend.

Wo im Programm überhaupt Taktzyklen verbraten werden, zeigt ein Profiler. An diesen Stellen kann dann mit der Optimierung begonnen werden. Eclipse sieht mit dem TPTP (http://www.eclipse.org/tptp/) eine solche Messumgebung vor.