KeyboardPianoV1.7.2 Debug（音频优化）

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详细步骤

例行说明

• V1.7.1 主要在 MyButton 中处理贴图优化，这个版本开始整顿 MusicPlayer

具体步骤

• Task Manager => 内存猛增 => JConsole => 堆内存泄露 => Memory Analyzer => 分析原因
• 优化的过程：Clip 播放 + sleep 释放资源 => 同步释放 => 更改播放方式
  
  详细见优化过程的代码分析

内存泄露排查过程 请见另一篇博客 java 堆内存泄露排查（例子）
这里主要说明 代码优化的过程

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优化过程

• 泄露源码
  1. 内存随着按键的增加线性增长
  2. 多重按键后，内存飙倒 1000+ M，且只增不减
  3. 该代码块来源于 V1.6, 详见 代码分析，这里不再赘述

buffer = new BufferedInputStream(new FileInputStream(musicPath));
audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(buffer);
clip = AudioSystem.getClip();
clip.open(audioInputStream);

FloatControl gainControl = 
		(FloatControl)clip.getControl(FloatControl.Type.MASTER_GAIN);

if(musicType == KeyboardPiano.L) {
	gainControl.setValue(LEFT_VALUE); //set +- dB
} else if(musicType == KeyboardPiano.R) {
	gainControl.setValue(RIGHT_VALUE);
}

clip.start();

//sleep(7000); then clip.close();

• 部分优化
  1. 使用 synchronized + wait 对 clip 进行同步处理，音频播放完成即立即 close，省去统一 sleep 的麻烦
  2. 多重按键后内存稳定在 500+ M，后期缓慢上升

/*
 * ~500M there are no sounds sometimes when multiple-type, **Busy Thread**
 *  but synchronized(clip) and wait is a pretty smart way
 *  rather than sleep for a while then close
 */
AudioInputStream inputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(new File(musicPath));
DataLine.Info info = new DataLine.Info( Clip.class, inputStream.getFormat());
final Clip clip = (Clip) AudioSystem.getLine(info);

clip.addLineListener(new LineListener() {
    public void update(LineEvent e) {
        if (e.getType() == LineEvent.Type.STOP) {
            synchronized(clip) {
                clip.notify();
            }
        }
    }
});

clip.open(inputStream);
clip.setFramePosition(0);
clip.start();

synchronized (clip) {
    clip.wait();
}

if(clip.isOpen()) {
	clip.drain();
	clip.close();
}

• 进一步优化

  1. 使用 SourceDataLine 替换 Clip 作为播放器
  2. 多重按键后，内存稳定在 230+ M

• 代码分析

  1. 通过音频路径 musicPath 音频数据流 AudioInputStream
  2. 根据音频中获取信息 dataLine.Info，使用播放器 SourceDataLine 加载这些信息 getInfo(), 打开数据流 open() 并开启播放器 start() (类似线程启动)
  3. while 循环内将音频数据读进缓冲区，再写到 audioData[] 中
     这里 read 可以理解为通过音频输入流 AudioInputStream 把音频数据加载进来
     然后再通过播放器 SourceDataLine 把数据写出去 write（播放出来）
  4. 最后把建立的资源通道全部关闭，关闭顺序说明见 相关链接

/*
 * ~200M this one is so close to perfect
 */
@Override
public void run() {
	AudioInputStream ais = null;
	SourceDataLine line = null;
	
	try{
		ais = AudioSystem.getAudioInputStream(new File(musicPath));
		/*
		 * PCM_SIGNED 44100.0 Hz, 16 bit, mono, 2 bytes/frame, little-endian
		 */
		AudioFormat audioFormat = ais.getFormat();
		DataLine.Info info = new DataLine.Info(SourceDataLine.class, audioFormat);
		
		line = (SourceDataLine)AudioSystem.getLine(info);
		line.open(audioFormat); 
		line.start();
		
		int BUFFER_SIZE = 1024;
		int intBytes=0;
		byte[] audioData=new byte[BUFFER_SIZE];
		
		while(intBytes != -1)
		{
			intBytes = ais.read(audioData, 0, BUFFER_SIZE);
			if(intBytes >= 0)
				line.write(audioData, 0, intBytes);				
		}
		
		if(line != null) {
			line.flush();
			line.close();
			line = null;
		}
		if(ais != null) {
			ais.close();
			ais = null;
		}
		
	}
}

以上是对音频播放的内存优化过程，虽然最终能把内存压下来并稳住，不过增加的量还是不容小瞧，若有思路，博主将做进一步的优化

• 主要参考链接: java播放音频文件 (CSDN) 里面介绍了 6 种播放方式（包括 MIDI）
• flush() 的作用以及数据通道关闭的顺序请见 相关链接

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Option

• 之前测试的时候，博主猜想是不是因为 按钮按紧，组件可能会一直重画，不断 new MusicPlayer 导致内存线性增加。然而事实证明并没有
  1. paintComponent() 只有在组件改变的时候才会重画，也就是说按钮按下抬起，只做两次重画处理，也就是说按钮按紧不放，也只产生一段音频而已
  2. 所以音频播放放置在 paintComponent() 是个正确的选择

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相关链接

• Java Sound API (译文)

  1. 播放音频文件 原理介绍
  2. SourceDataLine 详细介绍

• IO Stream 手动释放资源

  1. 先开后关原则（栈原则, FILO）
  2. 由外到内原则（洋葱原则，%>_<%）

• flush() 作用

  1. 缓冲区就像水泵，数据流就好比是水管，直接 close() 可能会导致水管中残留水分
  2. 使用 flush 就是强制把水管中数据输出，这样 close 就可以安全关掉水闸

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后记

• 博主在查阅资料的过程发现容易被大量的资料冲昏头脑，导致偏离了航向，后期总结得出以下结论
  1. 先把目前的工作完成，再做拓展学习
  2. 查询资料过程遇到一些新的/拓展补充的东西，先记录链接，后期再细察/系统学习，这样才不会顾此失彼