原文
https://www.baeldung.com/java-headless-mode
引言
这篇文章源自个人看到了Kafka的启动脚本中一个“奇怪”的参数：
代码语言：java复制-Djava.awt.headless=true拿去谷歌一下发现网上的描述都大差不差，这里找了baeldung（类似国外的菜鸟教程）中的一篇文章，本文内容来自于英文博客原文。
这篇文章介绍了 -Djava.awt.headless 参数的作用，网上大部分的资料都是说“为了提高计算效率和适配性我们可以使用这种模式，关闭图形显示等功能可以大大节省设备的计算能力，而且对一些本身没有相关显示设备的机器也能适配，程序也可以正常运行。”，个人认为这些理论内容不太能理解。
当然也有诸如服务器没有显示屏什么的，你得告诉程序一声，你工作的地方没有这些设备这种说法 ，为此找了一篇国外的博客介绍。
如何设置？
设置方式如下：
- 在system property中设置 java.awt.headless 为 true。
SpringBoot的源码中可以找到类似的代码：
代码语言：java复制private void configureHeadlessProperty() {
System.setProperty("java.awt.headless", System.getProperty("java.awt.headless", Boolean.toString(this.headless)));
}- 启动脚本中进行设置
-Djava.awt.headless=true：在Kafka的脚本当中存在类似的启动脚本。
KAFKA_JVM_PERFORMANCE_OPTS="-server -XX: UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=20 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=35 -XX: ExplicitGCInvokesConcurrent -XX:MaxInlineLevel=15 -Djava.awt.headless=true"最后一个参数显示它使用headless模式。
- 在执行命令的时候动态添加
-Djava.awt.headless=true，这种方式和脚本设置启动的方式类似。
Headless 绕过重量级组件
如果一个带有GUI组件的代码在开和关Headless模式下运行分别会有什么不同的效果？
代码语言：java复制@Test
public void FlexibleApp() {
if (GraphicsEnvironment.isHeadless()) {
System.out.println("Hello World");
} else {
JOptionPane.showMessageDialog(null, " showMessageDialog Hello World");
}
}上面的代码如果关闭了Headless模式，则打印Hello World会变为图形化界面。
如果开启Headless，则会打印在控制台。
Headless Mode 在UI组件的应用案例
Java Headless Mode 的典型案例可能是使用图形转化器，我们有时候可能需要图形数据进行图像处理，但是不一定需要实际显示。
下面通过一个单元测试来模拟这些情况：
代码语言：java复制 @Before
public void setUpHeadlessMode() {
// 通过注释掉下面的代码测试不同的效果
// System.setProperty("java.awt.headless", "true");
}
@Test
public void whenSetUpSuccessful_thenHeadlessIsTrue() {
boolean headless = GraphicsEnvironment.isHeadless();
Assert.assertTrue(headless);
}/*
测试通过
注释下面的代码之后，单元测试不通过
// System.setProperty("java.awt.headless", "true"); */使用awt的组件java.awt.GraphicsEnvironment#isHeadless，注意较高版本的JDK（例如 JDK11）中awk被直接干掉了，需要下载外部依赖导入才可以使用，建议选择JDK8以及以下的版本测试上面的程序。
上面的代码如果注释掉 headless模式，单元测试会直接不通过。下面简单构建了一个图形转化器：
代码语言：java复制@Test
public void whenHeadlessMode_thenImagesWork() {
boolean result = false;
try (InputStream inStream = HeadlessModeUnitTest.class.getResourceAsStream(IN_FILE);
FileOutputStream outStream = new FileOutputStream(OUT_FILE)) {
BufferedImage inputImage = ImageIO.read(inStream);
result = ImageIO.write(inputImage, FORMAT, outStream);
}
assertThat(result).isTrue();
}在接下来的这个例子中，我们可以看到所有字体的信息，包括字体的度量，也可以让我们使用。
代码语言：java复制 @Test
public void whenHeadless_thenFontsWork() {
GraphicsEnvironment ge = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
String fonts[] = ge.getAvailableFontFamilyNames();
// assertThat(fonts).isNotEmpty();
Font font = new Font(fonts[0], Font.BOLD, 14);
FontMetrics fm = (new Canvas()).getFontMetrics(font);
// assertThat(fm.getHeight()).isGreaterThan(0);
// assertThat(fm.getAscent()).isGreaterThan(0);
// assertThat(fm.getDescent()).isGreaterThan(0);
}HeadlessException
有些设备是需要外部设备支持的，否则会抛出下面的异常：
代码语言：java复制Exception in thread "main" java.awt.HeadlessException
at java.awt.GraphicsEnvironment.checkHeadless(GraphicsEnvironment.java:204)
at java.awt.Window.<init>(Window.java:536)
at java.awt.Frame.<init>(Frame.java:420)可以使用Frame来进行验证：
代码语言：java复制
@Test
public void whenHeadlessmode_thenFrameThrowsHeadlessException() {
Frame frame = new Frame();
frame.setVisible(true);
frame.setSize(120, 120);
}/*
在开关Headless模式后会有不同的结果
开启：通过
关闭
ava.awt.HeadlessExceptionat java.awt.GraphicsEnvironment.checkHeadless(GraphicsEnvironment.java:204)
at java.awt.Window.<init>(Window.java:536)
at java.awt.Frame.<init>(Frame.java:420)
at java.awt.Frame.<init>(Frame.java:385)
*/作为一个经验法则，请记住，像Frame和Button这样的顶级组件总是需要一个交互式的环境，并且会抛出这个异常。然而，如果没有明确设置无头模式，它将被抛出，成为一个不可恢复的错误。
总结
通过代码和案例分析，我们大致了解Java Headless Mode模式是怎么一回事，说白了就是屏蔽掉外置设备比如GUI的额外开销，转而用程序自己去进行模拟。
Kafka设置这样的参数就是把性能发挥到机制，摈弃一切外部设备干扰，让服务器尽可能的通过自身程序模拟外部设备。
比如重量级组件控制台打印，在外部设计可以通过JOptionPane的GUI组件实现可视化效果，而Headless则是利用我们熟知的System.out控制台输入输出流完成打印功能的模拟。
以上就是关于 Java Headless Mode 的理解。
程序demo
本文的个人实验代码放到下面部分，文章提到的部分代码可能会无法编译通过（图形转化器的代码），个人理解代码意图之后就没有深究了，读者碰到报错问题忽略删除即可。
代码语言：java复制PS：建议使用JDK8之前的版本，可以直接引入awt和swing的相关组件。
import jdk.nashorn.internal.ir.LiteralNode;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import javax.imageio.ImageIO;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import static org.junit.Assert.assertThat;
public class HandlessTest {
@Before
public void setUpHeadlessMode() {
// 通过注释掉下面的代码测试不同的效果
System.setProperty("java.awt.headless", "true");
}
@Test
public void whenSetUpSuccessful_thenHeadlessIsTrue() {
boolean headless = GraphicsEnvironment.isHeadless();
Assert.assertTrue(headless);
}/*
测试通过
注释下面的代码之后，单元测试不通过
// System.setProperty("java.awt.headless", "true"); */
//@Test
//public void whenHeadlessMode_thenImagesWork() throws IOException {
// boolean result = false;
// try (InputStream inStream = HandlessTest.class.getResourceAsStream(IN_FILE);
// FileOutputStream outStream = new FileOutputStream(OUT_FILE)) {
// BufferedImage inputImage = ImageIO.read(inStream);
// result = ImageIO.write(inputImage, FORMAT, outStream);
// }
// Assert.assertTrue(result);
//}
// @Test
// public void whenHeadlessMode_thenImagesWork() {
// boolean result = false;
// try (InputStream inStream = HeadlessModeUnitTest.class.getResourceAsStream(IN_FILE);
// FileOutputStream outStream = new FileOutputStream(OUT_FILE)) {
// BufferedImage inputImage = ImageIO.read(inStream);
// result = ImageIO.write(inputImage, FORMAT, outStream);
// }
//
// assertThat(result).isTrue();
// }
@Test
public void whenHeadless_thenFontsWork() {
GraphicsEnvironment ge = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
String fonts[] = ge.getAvailableFontFamilyNames();
// assertThat(fonts).isNotEmpty();
Font font = new Font(fonts[0], Font.BOLD, 14);
FontMetrics fm = (new Canvas()).getFontMetrics(font);
// assertThat(fm.getHeight()).isGreaterThan(0);
// assertThat(fm.getAscent()).isGreaterThan(0);
// assertThat(fm.getDescent()).isGreaterThan(0);
}
@Test
public void whenHeadlessmode_thenFrameThrowsHeadlessException() {
Frame frame = new Frame();
frame.setVisible(true);
frame.setSize(120, 120);
}/*
在开关Headless模式后会有不同的结果
开启：通过
关闭
ava.awt.HeadlessException at java.awt.GraphicsEnvironment.checkHeadless(GraphicsEnvironment.java:204) at java.awt.Window.<init>(Window.java:536) at java.awt.Frame.<init>(Frame.java:420) at java.awt.Frame.<init>(Frame.java:385)
*/
@Test
public void FlexibleApp() {
if (GraphicsEnvironment.isHeadless()) {
System.out.println("Hello World");
} else {
JOptionPane.showMessageDialog(null, "showMessageDialog Hello World");
}
}
}参考资料
https://www.jianshu.com/p/7248b3ff5ca7
https://www.baeldung.com/java-headless-mode](https://www.baeldung.com/java-headless-mode](https://www.baeldung.com/java-headless-mode))
