[Java][图形程序设计Swing][学习笔记]

很多人印象中Java编写的程序都是通过键盘接收输入，在控制台屏幕上显示结果。其实Java还可以编写使用图形用户界面（GUI) 的程序，今天就为大家介绍一下Java的图形界面-Swing。

1，Swing 概述

在 Java 1.0 刚刚出现的时候，包含了一个用于基本 GUI 程序设计的类库，Sun将它称为抽象窗口工具箱（ Abstract Window Toolkit, AWT)。基本AWT库采用将处理用户界面元素的任务委派给每个目标平台（ Windows、Solaris、 Macintosh 等）的本地 GUI 工具箱的方式，由本地 GUI 工具箱负责用户界面元素的创建和动作。因此，Sun 公司的口号是“ 一次编写，随处使用”。

但此方法在不同平台上，操作会存在差异。要想给予用户一致的、 可预见性的界面操作方式是相当困难的。在不同平台上的 AWT 用户界面库中存在着不同的 bug。研发人员必须在每一个平号上测试应用程序， 因此人们嘲弄地将 AWT 称为“ 一次编写， 随处调试”。

在 1996 年，Netscape 创建了一种称为 IFC ( Internet Foundation Class) 的 GUI 库， 它采用了与 AWT 完全不同的工作方式。它将按钮、菜单这样的用户界面元素绘制在空白窗口上，而对等体只需要创建和绘制窗口。因此，Netscape 的 IFC 组件在程序运行的所有平台上的外观和动作都一样。Sun 与 Netscape 合作完善了这种方式， 创建了一个名为 Swing 的用户界面库。

注意：Swing 没有完全替代 AWT, 而是基于 AWT 架构之上。Swing 仅仅提供了能力更加强大的用户界面组件。 尤其在采用 Swing 编写的程序中，还需要使用基本的 AWT 处理事件。可以理解为：Swing 是指 “ 被绘制的” 用户界面类；AWT 是指像事件处理这样的窗口工具箱的底层机制。

Swing的优势主要有：

Swing 拥有一个丰富、 便捷的用户界面元素集合。

Swing 对底层平台依赖的很少，因此与平台相关的 bug 很少。

Swing 给予不同平台的用户一致的感觉。

2，创建框架

在 Java 中，顶层窗口（就是没有包含在其他窗口中的窗口）被称为框架（frame)。在 AWT 库中有一个称为 Frame 的类， 用于描述顶层窗口。这个类的 Swing 版本名为 JFrame,它扩展于 Frame 类。JFrame是极少数几个不绘制在画布上的Swing组件之一。因此，它的修改部件（按钮、标题栏、图标等）由用户的窗口系统绘制，而不是由Swing绘制。

本节中将介绍有关Swing的JFrame的常用方法。以下例子是给出了一个在屏幕中显示一个空框架的简单程序。

import javax.swing.*; import java.awt.*; public class SimpleFrameTest { public static void main(String[] args) { EventQueue.invokeLater(() -> { SimpleFrame frame = new SimpleFrame(); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setVisible(true); }); } } class SimpleFrame extends JFrame { private static final int DEFAULT_WIDTH = 300; private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200; public SimpleFrame() { setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT); } }

Swing类位于javax.swing包中。包名javax表示这是一个Java扩展包，而不是核心包。

默认情况下，框架的大小为0×0像素，这种框架没有什么实际意义。这里定义了一个子类SimpleFrame，它的构造器将框架大小设置为300×200像素。这是SimpleFrame和JFrame之间唯一的差别。

在SimpleFrameTest类的main方法，我们构造了一个SimpleFrame对象使它可见。

在每个Swing程序中，有两个技术问题需要强调

1，所有的Swing组件必须由事件分派线程（event dispatch thread）进行配置，线程将鼠标点击和按钮控制转移到用户接口组件。下面的代码片段是事件分派线程中的执行代码：

EventQueue.invokeLater(()-> { statements });

2，定义一个用户关闭这个框架时的响应动作。对于这个程序而言，只让程序简单退出即可。选择这个响应动作的语句是：frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);，在包含多个框架的程序中，不能在用户关闭其中的一个框架时就让程序退出。在默认情况下，用户关闭窗口时只是将框架隐藏起来，而程序并没有终止。框架起初是不可见的，为了显示框架，main方法需要调用框架的setVisible()方法。

在初始化语句结束后，main方法退出。需要注意，退出main并没有终止程序，终止的只是主线程。事件分派线程保持程序处于激活状态，知道关闭框架或调用System.exit方法终止程序。

3，框架定位

JFrame类本身只包含若干个改变框架外观的方法。当然，通过继承，从JFrame的各个超类中继承了许多用于处理框架大小和位置的方法。其中最重要的有下面几个：

setLocation和setBounds方法用于设置框架的位置。

setIconImage用于告诉窗口系统在标题栏、任务切换窗口等位置显示哪个图标。

setTitle用于改变标题栏的文字。

setResizable利用一个boolean值确定框架的大小是否允许用户改变。

AWT和Swing中框架和组件类的继承层次

3.1，框架属性

组件类的很多方法是以获取/设置方法对形式出现的，这样的一个获取/设置方法对被称为一种属性。属性包含属性名和类型。将get或set之后的第一个字母改为小写字母就可以得到相应的属性名。

针对get/set约定有一个例外：对于类型为boolean的属性，获取方法由is开头。

3.2，确定合适的框架大小

要记住：如果没有明确地指定框架的大小，所有框架的默认值为0×0像素。

API：java.awt.Component 1.0

boolean isVisible()

void setVisible(boolean b)

获取或设置visible属性。组件最初是可见的，但JFrame这样的顶层组件例外。

void setSize(int width,int height) 1.1

使用给定的宽度和高度，重新设置组件的大小。

void setLocation(int x,int y) 1.1

将组件移到一个新的位置上。如果这个组件不是顶层组件，x和y左边（或者p.x和p.y）是容器坐标；否则是屏幕坐标（例如：JFrame）

void setBounds(int x,int y,int width,int height) 1.1

移动并重新设置组件的大小

Dimension getSize() 1.1

void setSize(Dimension d) 1.1

获取或设置当前组件的size属性

API：java.awt.Window 1.0

void toFront()

将这个窗口显示在其他窗口前面 — void toBack()

将这个窗口移到桌面窗口栈的后面，并相应地重新排列所有的可见窗口。

boolean isLocationByPlatform() 5.0

void setLocationByPlatform(boolean b) 5.0

获取或设置locationByPlatform属性。这个属性在窗口显示之前被设置，由平台选择一个合适的位置。

API：java.awt.Frame 1.0

boolean isResizable()

void setResizable(boolean b)

获取或设置resizable属性。这个属性设置后，用户可以重新设置框架的大小。

String getTitle()

void setTitle(String s)

获取或设置title属性，这个属性确定框架标题栏中的文字

Image getIconImage()

void setIconImage(Image image)

获取或设置iconImage属性，这个属性确定框架的图标。窗口系统可能会将图标作为框架装饰或其他部位的一部分显示。

boolean isUndecorated() 1.4

void setUndecorated(boolean b) 1.4

获取或设置undecorated属性。这个属性设置后，框架显示中将没有标题栏或关闭按钮这样的装饰。在框架显示之前，必须调用这个方法。

int getExtendedState() 1.4

void setExtendedState(int state) 1.4

获取或设置窗口状态。状态是下列值之一。

Frame.NORMAL

Frame.ICONIFIED

Frame.MAXIMINZED_HORIZ

Frame.MAXIMIZED_VERT

Frame.MAXIMIZED_BOTH

API：java.awt.Toolkit 1.0

static Toolkit getDefaultToolkit()

返回默认的工具箱

Dimension getScreenSize()

返回用户屏幕的尺寸

API：javax.swing.ImageIcon 1.2

ImageIcon(String filename)

构造一个图标，其图像存储在一个文件中

Image getImage()

获得该图标的图像

6，使用颜色

Color类用于定义颜色。在java.awt.Color类中提供了13个预定义的常量，它们分别表示13种标准颜色

BLACK，BLUE，CYAN，DARK_GRAY，GRAY，GREEN，LIGHT_GRAY，MAGENTA，ORANGE，PINK，RED，WHITE，YELLOW

可以通过提供红、绿、蓝三色成分创建一个Color对象，以达到定制颜色的目的。三种颜色都是用0-255（也就是一个字节）之间的整型数值表示，调用Color的构造器格式为：Color(int redness,int greenness,int blueness)

API：java.awt.Color 1.0

Color(int r,int g,int b)

创建一个颜色对象

参数：r 红色值（0-255）

参数：g 绿色值（0-255）

参数：b 蓝色值（0-255）

API：java.awt.Graphics 1.0

Color getColor()

void setColor(Color c)

获取或改变当前的颜色。所有后续的绘图操作都使用这个新颜色

参数：c 新颜色

API：java.awt.Graphics2D 1.2

Paint getPaint()

void setPaint(Paint p)

获取或设置这个图形环境的绘制属性。Color类实现了Paint接口。因此，可以使用这个方法将绘制属性设置为纯色。

void fill(Shape s)

用当前的颜料填充该图形

API：java.awt.Component 1.0

Color getBackground()

void setBackground(Color c)

获取或设置背景颜色

参数：c 新背景颜色

Color getForeground()

void setForeground(Color c)

获取或设置前景颜色

参数：c 新背景颜色

7，文本使用特殊字体

如果经常选用不同的字体显示文本。人们可以通过字体名（font face name）指定一种字体。字体名由"Helvetica"这样的字体家族名（font family name）和一个可选的"Bold"后缀组成。例如："Helvetica"和"Helvetica Bold"属于"Helvetica"家族的字体。

想知道某台计算机上允许使用的字体，需要调用GraphicsEnvironment类中的getAvailableFontFamilyNames方法。这个方法将返回一个字符型数组，其中包含了所有可用的字体名。

import java.awt.*; public class ListFonts { public static void main(String[] args) { String[] fontNames = GraphicsEnvironment .getLocalGraphicsEnvironment() .getAvailableFontFamilyNames(); for (String fontName : fontNames) { System.out.println(fontName); } } }

API：java.awt.Font 1.0

Font(String name,int style,int size)

创建一个新字体对象

参数：name 字体名。不是字体名（例如，“Helvetica Bold”），就是逻辑字体名（例如，“Serif”，“SansSerif”）

参数：style 字体风格（Font.PLAIN，Font.BOLD，Font.ITALIC或Font.BOLD+Font.ITALIC）

参数：size 字体大小

String getFontName()

返回字体名，例如，“Helvetica Bold”

String getFamily()

返回字体家族名，例如，“Helvetica”

String getName()

如果采用逻辑字体名创建字体，将返回逻辑字体，例如，“SansSerif”；否则，返回字体名。

Font deriveFont(int style) 1.2

Font deriveFont(float size) 1.2

Font deriveFont(int style,float size) 1.2

返回一个新字体，除给定大小和字体风格外，其余与原字体一样

API：java.awt.font.LineMetrics 1.2

float getLeading()

返回字体的行间距-从一行文本底端到下一行文本顶端之间的空隙

float getHeight()

返回字体的总高度-两条文本基线之间的距离（下坡度+行间距+上坡度）

API：java.awt.Graphics 1.0

Font getFont()

void setFont(Font font)

获取或设置当前的字体。这种字体将被应用与后续的文本绘制操作中。

参数：font 一种字体

void drawString(String str,int x,int y)

采用当前字体和颜色绘制一个字符串

参数：str 将要绘制的字符串

参数：x 字符串开始的x坐标

参数：y 字符串开始的y坐标

8，显示图像

对于照片这样的复杂图像来说，通常都是由扫描仪或特殊的图像处理软件生成的。

一旦图像保存在本地或网络上，就可以将它们读到Java应用程序中，并在Graphic对象上进行显示。

以下例子：在一个窗口中平铺显示了一幅图像。这里采用paintComponent方法来实现平铺显示。它的基本过程为：先在左上角显示图像的一个拷贝，然后使用copyArea将其拷贝到整个窗口。

import javax.swing.*; import java.awt.*; public class ImageTest { public static void main(String[] args) { JFrame frame = new ImageFrame(); frame.setTitle("ImageTest"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setVisible(true); } } /* * A frame with an image component * */ class ImageFrame extends JFrame { public ImageFrame() { add(new ImageComponent()); pack(); } } /* * A component that displays a tiled image * */ class ImageComponent extends JComponent { private static final int DEFAULT_WIDTH = 300; private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200; private Image image; public ImageComponent() { image = new ImageIcon("blue-ball.gif").getImage(); } public void paintComponent(Graphics g) { if (image == null) { return; } int imageWidth = image.getWidth(this); int imageHeight = image.getHeight(this); //draw the image in the upper-left corner g.drawImage(image, 0, 0, null); //tile the image across the component for (int i = 0; i * imageWidth <= getWidth(); i++) { for (int j = 0; j * imageHeight <= getHeight(); j++) { if (i + j > 0) { g.copyArea(0, 0, imageWidth, imageHeight, i * imageWidth, j * imageHeight); } } } } public Dimension getPreferredSize() { return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT); } }

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