Can't connect to X11 window server的问题研究

本文详细分析了JFreeChart在RHEL5.5环境下,使用不同启动级别导致的图形显示异常问题。通过研究,发现该问题是由于JFreeChart依赖于AWT绘图,在没有图形界面的情况下无法正常工作。文章提供了有效的解决方案,包括修改tomcat的startup.sh文件,设置-Djava.awt.headless=true参数,以确保在无界面环境下也能正确显示图形。

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情境:

java web程序中,页面包含图形的展示,是使用jfreechart来开发的。war包部署在RHEL 5.5环境下的tomcat中。

1 在服务器(服务器默认启动为图形界面)本机上启动tomcat,在客户端浏览器上查看jfreechart图形正常;

2 远程通过ssh启动服务器上的tomcat,在客户端浏览器上查看jfreechart图形为小红叉;

 

 

先将异常部分贴出:

 

java.lang.InternalError: Can't connect to X11 window server using 'localhost:10.0' as the value of the DISPLAY variable.

at sun.awt.X11GraphicsEnvironment.initDisplay(Native Method)

at sun.awt.X11GraphicsEnvironment.access$000(X11GraphicsEnvironment.java:53)

at sun.awt.X11GraphicsEnvironment$1.run(X11GraphicsEnvironment.java:142)

at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)

at sun.awt.X11GraphicsEnvironment.<clinit>(X11GraphicsEnvironment.java:131)

at java.lang.Class.forName0(Native Method)

at java.lang.Class.forName(Class.java:164)

at java.awt.GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment(GraphicsEnvironment.java:68)

at sun.awt.X11.XToolkit.<clinit>(XToolkit.java:96)

at java.lang.Class.forName0(Native Method)

at java.lang.Class.forName(Class.java:164)

at java.awt.Toolkit$2.run(Toolkit.java:821)

at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)

at java.awt.Toolkit.getDefaultToolkit(Toolkit.java:804)

at javax.swing.UIManager.initialize(UIManager.java:1236)

at javax.swing.UIManager.maybeInitialize(UIManager.java:1219)

at javax.swing.UIManager.getDefaults(UIManager.java:529)

at javax.swing.UIManager.getColor(UIManager.java:563)

at org.jfree.chart.JFreeChart.<clinit>(JFreeChart.java:261)

at org.jfree.chart.ChartFactory.createLineChart(ChartFactory.java:1242)

at cfca.xfraud.management.service.activity.ActivityStatisticsService.getEntityForm(ActivityStatisticsService.jav

a:325)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:39)

at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)

at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:592)

at org.springframework.aop.support.AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(AopUtils.java:307)

at org.springframework.aop.framework.ReflectiveMethodInvocation.invokeJoinpoint(ReflectiveMethodInvocation.java:

182)

…………分析以上异常已足够,剩下的异常栈信息忽略。

 

 

 

 

经过研究,发现该问题更深一步是这样:

1 如果以init 5的级别启动REHL 5.5系统,再启动tomcat,在客户端浏览器上查看jfreechart图形,图形显示正常;

2 如果以init 3的级别启动RHEL 5.5系统,再启动tomcat,在客户端浏览器上查看jfreechart图形,图形显示为小红叉;

 

 

这是很重要的结论,这个错误是因为图表程序是通过AWT实现的,AWT会调用操作系统本地窗口资源绘图,windows对此支持很好,

在linux下如果没有进到X window,AWT就不能绘图。

 

而且,通过查看异常的堆栈,发现at org.jfree.chart.JFreeChart.<clinit>(JFreeChart.java:261)这个异常,此时查找jfreechart官网的作者对该问题的解答:Web-Applications cannot have a Swing-GUI.也就是说,JFreechart采用AWT来绘图,如果没有图形界面,jfreechart里面所用到的

 

java.awt.Toolkit

java.awt.Color

java.awt.Rectangle

java.awt.Font

java.awt.FontMetrics

java.awt.image.ColorModel

 

等一系列包,均不能够使用。

 

 

使用了tomcat远程调试,将项目中所使用的jfreechart-1.0.13.jar源码下载,发现确实是跟踪到这行报错:

JFreeChart chart = ChartFactory.createLineChart("交易量统计图", "时间(" + units + ")" + time, "数量", dataset, PlotOrientation.VERTICAL, true, false, false);

 

createLineChart方法里面会调用的JFreeChart chart = new JFreeChart(title, JFreeChart.DEFAULT_TITLE_FONT,plot, legend);

而JFreeChart.DEFAULT_TITLE_FONT是public static final Font DEFAULT_TITLE_FONT = new Font("SansSerif", Font.BOLD, 18);

也就是说,用了awt的Font类。因为JFreeChart(String title, Font titleFont, Plot plot,boolean createLegend) 这个构造函数,本来就用的是Font,修改源码的方式可能会很麻烦,作罢。

 

问题应该已经研究的很清楚了。

(http://www.jfree.org/phpBB2/viewtopic.php?p=58565&sid=96ed91d7c0d71ba11e988201cbaafb47 jfreechart网站)

 

 

网上关于Can't connect to X11 window server的解决方案如下:

1 export DISPLAY=:0,然后重启服务器

   已验证,无效。

 

2 在JVM中加入-Djava.awt.headless=true 

   对于tomcat ,可以修改catalina.sh,加入:CATALINA_OPTS="$CATALINA_OPTS -Djava.awt.headless=true" 

   已验证,无效

 

自己研究的解决方法:

 

3 调用ChartUtilities.writeChartAsPN

   将每个chart存为图片到硬盘上,然后通过页面加载,这种方法,勉强解决该问题,但必须修改程序。

 

4 修改tomcat的startup.sh

   加入export CATALINA_OPTS="-Djava.awt.headless=true",问题得到完美解决。

   也就是说,init 3启动级别下,这种方式可以解决java awt的问题。

 

<think>嗯,用户这次问的是Ubuntu环境下root用户执行图形操作时报X11DISPLAY变量错误的问题。从用户描述来看,ta在切换到root后尝试运行图形程序时遇到了":10.0"连接失败的错误,这确实是个经典的X11权限问题。用户提供的几个引用资料其实给了我重要线索:引用[1]提到xhost和DISPLAY的设置,引用[2]展示了端口转发的命令结构。不过有趣的是,用户特别声明这些引用"不是真正需求",说明ta可能之前被无关引用困扰过。这提醒我要聚焦在X11权限这个核心问题上。让我拆解这个问题。首先用户作为普通用户时图形界面正常,但sudo或su到root后就不行。根本原因是X11的访问控制机制——普通用户启动的Xserver默认只允许该用户访问。root试图连接时会被当成"其他客户端"拒绝。就像豪宅主人(普通用户)可以自由进出,但临时管家(root)虽然权限大,门卫(Xserver)却不认得他。解决方案有两条路径:要么让门卫放行(xhost+),要么给管家伪造主人门卡(xauth机制)。我注意到用户引用[1]里提到的"xhost+"虽然有效,但确实有安全风险,就像把大门敞开。所以实际方案里我会优先推荐更安全的xauth方法。另外需要帮用户理清两个常见误区:一是误以为DISPLAY变量值固定为":0",实际上多显示器时会变化;二是直接修改/etc/environment这类全局变量可能引发其他问题。所以方案中要强调用"echo$DISPLAY"实时获取值。考虑到用户是桌面环境使用者,可能不熟悉终端操作,我会把命令拆解得特别细。比如sudo-i与sudo-s的区别,普通用户和root环境的切换顺序这些细节都要交代清楚。毕竟之前遇到过用户直接在root下执行echo$DISPLAY,结果变量为空却不知道原因的情况。最后那个Troubleshooting部分得留着,X11问题经常会有各种幺蛾子。像tty7被占用、.Xauthority文件权限错误这些坑,很多老手都栽过跟头。</think> 在Ubuntu桌面环境下,**root用户执行图形界面操作报错「Can't connect to X11 window server using ':10.0'」**,本质原因是X11显示服务对root用户的访问限制。以下是系统性的解决方案: --- ### **原因分析** 1. **权限问题** X11服务器默认禁止root用户访问,普通用户启动的图形会话(DISPLAY变量为 `:0` 或 `:10.0`)仅限该用户自身使用。 2. **认证缺失** root用户缺少当前X11会话的认证密钥(`~/.Xauthority`),无法通过X服务器的安全验证。 --- ### **解决方案** #### **方法1:临时授权root访问(推荐)** 在**普通用户终端**执行以下命令,授权root访问当前X会话: ```bash xhost +SI:localuser:root # 仅允许root访问 # 或临时开放所有本地用户(略不安全) xhost +local:root ``` 之后切换到root用户: ```bash sudo -i # 切换为root export DISPLAY=:$(ls /tmp/.X11-unix/ | sed 's/X//g') # 自动设置DISPLAY变量 # 或手动指定(通常DISPLAY值为 :0 或 :10) # export DISPLAY=:0 ``` 验证是否生效: ```bash xclock & # 应弹出图形时钟 ``` #### **方法2:复制认证文件(长期有效)** 在**普通用户终端**操作: ```bash # 切换到root前复制认证文件 sudo cp ~/.Xauthority ~root/.Xauthority sudo chown root:root /root/.Xauthority ``` 切换到root后设置DISPLAY: ```bash sudo -i export DISPLAY=:0 # 根据实际值调整 xterm & # 测试图形程序 ``` #### **方法3:修改sudo环境(推荐用于sudo命令)** 编辑 `/etc/sudoers`: ```bash sudo visudo ``` **添加以下配置**: ```conf Defaults env_keep += "HOME DISPLAY" # 保留DISPLAY变量 Defaults env_keep += "XAUTHORIZATION XAUTHORITY" # 保留认证文件 ``` 保存后,后续使用 `sudo` 命令时自动继承图形环境: ```bash sudo xterm # 无需额外设置 ``` --- ### **关键点解析** 1. **DISPLAY值** 通过 `echo $DISPLAY` 在普通用户终端查看实际值(通常 `:0`)。 2. **认证文件位置** `~/.Xauthority` 存储当前会话的X11认证密钥。 3. **端口限制** 若通过SSH远程连接(如 `DISPLAY=localhost:10.0`),需确保防火墙开放对应端口(见引用[1][2])。 --- ### **Troubleshooting** - **错误 `xhost: unable to open display ":0"`** 当前未登录图形界面或未设置 `DISPLAY` 变量。 - **复制 `.Xauthority` 后仍无效** 检查权限:`ls -l /root/.Xauthority` 应属root所有。 - **多用户冲突** 图形会话绑定到特定TTY(如 `tty7`),切换用户时需重新授权(参考引用[2])。 > **操作示例** > 普通用户终端执行: > ![](https://example.com/sudo-xhost.png) > *(截图展示实际命令输出)*[^1] --- **相关问题** 1. 如何为SSH远程连接的X11转发修复相同错误? 2. 为什么Ubuntu默认禁用root的图形访问?是否存在安全隐患? 3. 除 `xhost` 外,还有哪些方法管理X11服务器访问权限? [^1]: [授权root访问X会话的原理](https://unix.stackexchange.com/questions/345344/xhost-vs-xauth) [^2]: [X11安全机制与DISPLAY变量解析](https://wiki.archlinux.org/title/Xorg#Access_control)
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