学堂在线—Java程序设计—课程笔记（第7章 图形用户界面）

7.1 绘图

1. 图形环境和图形对象：
   GUI组件左上角坐标默认为（0,0），从左上角到右下角坐标增加，坐标的单位是像素；
   Graphics对象，抽象类，专门管理图形环境，提供了一个与平台无关的绘图接口；
   各平台上实现的Java系统将创建Graphics类的一个子类来实现绘图功能，但是这个子类对程序员是透明的；
   执行paint方法时，系统会传递一个指向特定平台的Graphics子类的图形对象g；
2. 颜色设置：Color类及Graphics类中相关方法；
   字体设置：Font类及Graphics类中相关方法；
3. Graphics类：绘制字符串或各种图形；
   主窗口：继承JFrame；
   主程序：GraphicsTester application = new GraphicsTester();
   application.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
4. Java2D API提供了高级的二维绘图功能，分布在java.awt、java.awt.image等多个包中，能够绘制各种形状、控制笔画、填充形状、变换图形、构建重叠文本和图形、剪切形状等；
   Graphics2D类，Graphics的抽象子类，使用Java2D API必须建立该类对象；
5. 传递给paint方法的对象是Graphics2D的一个子类实例，被向上转型为Graphics类的实例，要访问Graphics2D功能，必须将传递给paint方法的Graphics引用强制转换为Graphics2D引用：Graphics2D g2d = (Graphics2D)g；

7.2 Swing基础

1. JFC（Java Foundation Classes），关于GUI组件和服务的完整集合，作为Java Se的一个有机部分，主要包含AWT、Java2D、Accessibility、Drag&Drop、Swing共5个部分；
   Swing：JFC的一部分，提供按钮、窗口、表格等所有组件，纯Java组件；
   Swing出现之前：AWT包，大多重量级组件，含有本地代码；
   Swing组件名称是在原来AWT组件名称前加上J，如JButton、JCheckBox、JScrollbar等，是JComponent类的子类；
   架构在AWT之上，是AWT的扩展而不是取代；
   完全由Java语言编写，外观和功能不依赖于任何由宿主平台的窗口系统提供的代码，是轻量级组件；
   可以提供更丰富的视觉感受；
2. 在Applet和Application中应用Swing：
   在Applet中应用Swing，要将Swing组件加载到Applet容器上（通常是JApplet），通常在init方法中完成；
   在Application中应用Swing，要将Swing组件加载到这个Application的顶层容器（通常是JFrame中）；

7.3 Swing的层次

1. 多数Swing组件的继承层次：
   java.lang.Object -> java.awt.Component -> java.awt.Container -> javax.swing.JComponent
   JComponent类是除了顶层容器以外所有Swing组件的超类；
2. Component类：
   包含paint、repaint方法，可以在屏幕上绘制组件；
   大多数GUI组件直接或间接扩展Component；
3. Container类：
   容器类，容纳相关组件；
   包括add方法，用来添加组件；
   包括setLayout方法，用来设置布局，帮助Container对象对组件定位和设置大小；
4. JComponent类（多数Swing组件的超类）
   可定制的观感，即可根据需求定制观感；
   快捷键（通过键盘直接访问GUI组件）；
   一般的事件处理功能；
5. Swing的组件和容器层次：
   顶层容器JFrame（单个主窗口），JDialog（二级窗口（对话框）），JApplet（在浏览器窗口中实现一个applet显示区域），都是重量级组件（必须和操作系统打交道），分别从原来AWT组件的Frame、Dialog和Applet类继承而来，每个使用Swing组件的Java程序必须至少有一个顶层容器放置其他组件；
   中间层容器：一般用途的（JPanel、JScrollPane、JSplitPane、JTabbedPane、JToolBar），特殊用途的（JInternalFrame、JRootPane）；
   原子组件：直接与用户交互的组件，显示不可编辑信息的（JLabel、JProgressBar、JToolTip等），有控制功能可用来输入信息的（JButton、JCheckBox、JRadioButton等），能提供格式化信息并允许用户选择的（JColorChooser、JFileChooser、JTable、JTree等）；

7.4 布局管理

1. 布局管理器：调用容器对象的setLayout方法，并以布局管理器对象为参数，例如
   Container contentPane = frame.getContentPane();
   contentPane.setLayout(new FlowLayout());
   使用布局管理器可以更容易地进行布局，且当改变窗口大小时，会自动更新版面配合窗口的大小，不需担心版面因此混乱；
2. Java中有很多实现LayoutManager接口的类，常用的有
   BorderLayout：内容面板（content pane）默认使用，可将组件放到东西南北中五个区域；
   FlowLayout：JPanel默认，放在一行（宽度不足会自动换行）；
   GridLayout：按指定行列数划分成等大的若干块；
   CardLayout：根据选择像卡片一样现实不同布局；
   GridBagLayout：灵活的网格，可以设置组件的位置和占多少行/列；
   BoxLayout：单一行或列，可以设置组件对齐方式，最大、最小、优选尺寸；
   SpringLayout；能够精确指定组件之间的距离；

7.5 内部类

1. 内部类：
   在另一个类或方法的定义中定义的类；
   可访问其外部类中所有数据和方法成员；
   可对逻辑上相互联系的类进行分组；
   对于同一包中的其他类来说能够隐藏；
   可非常方便地编写事件驱动程序；
2. 命名的内部类：可在类的内部多次使用；
   匿名内部类：可在new关键字后声明内部类，并立即创建一个对象；
3. 假设外层类名为Myclass，该类的内部类名为：
   Myclass$c1.class（c1为命名的内部类名）；
   Myclass$1.class（表示类中声明的第一个匿名内部类）；
4. 内部类实现接口、继承抽象类：
   可以完全不被看到，而且不能被调用；
   可以方便实现“隐藏实现细则”，外部能得到的是指向超类或接口的一个引用；
5. 局部作用域中的内部类：
   实现某个接口，产生并返回一个引用；
   为解决一个复杂问题，需要建立一个类，而又不想它为外界所用；
6. 匿名的内部类：
   public Contents cont() {
   return new Contents() {
   private int I = 11;
   public int value() { return I;}}}
   此处new了一个Contents的子类对象，匿名；

7.6 事件处理的基本概念

1. 常见的事件包括：移动鼠标、单双击鼠标各个按钮、单击按钮、在文本字段输入、在菜单中选择菜单项、在组合框中选择、单选和多选、拖动滚动条、关闭窗口等；
   Swing通过事件对象来包装事件，程序可以通过事件对象获得事件的有关信息；
2. 事件处理的几个要素：
   事件源：与用户进行交互的GUI组件，表示事件来自于哪个组件或对象；
   事件监听器：负责监听事件并做出响应的代码；
   事件对象：封装了有关已发生的事件的信息；
3. 程序员应完成的两项任务：
   为事件源注册一个事件监听器；
   实现事件处理方法；
4. 事件源：
   提供注册监听器或取消监听器的方法；
   如有事件发生，已注册的监听器就会被通知；
   一个事件源可以注册多个事件监听器，每个监听器可对多种事件进行响应；
5. 事件监听器：
   是一个对象，通过事件源的add xxx Listener方法被注册到某个事件上；
   不同的Swing组件可以注册不同的事件监听器；
   一个事件监听器中可以包含有对多种具体事件的专用处理方法；
6. 常用事件对象ActionEvent、ItemEvent、ChangeEvent、WindowEvent、MouseEvent；
7. 接口与适配器：
   事件监听器接口（xxxListener规定了要响应某类事件必须实现的方法）；
   事件监听器适配器类（xxxAdapter含有xxxListener中方法的默认实现，只需编写要处理的事件的方法）；
8. 事件处理方法：
   实现事件监听器接口（需实现接口所有方法，不处理的方法可用空花括号）；
   继承事件监听器适配器类（只需重写感兴趣的事件）；
   使用匿名内部类（特别适用于已经继承了某个父类（例如Applet程序，主类必须继承JApplet类或Applet类），则根据Java语法规则，就不能再继承适配器类的情况，而且使用这种方法程序看起来会比较清楚明了）；
   lambda表达式（对于只有一个抽象方法的函数式监听器接口可使用）；

7.7 事件派发机制

1. Swing中的组件不是线程安全的（不能有多个程序段并发操作）；
2. 事件派发线程：
   Swing中的组件是非线程安全的，在Swing中专门提供了一个事件派发线程（EDT）用于对组件的安全访问；
   用来执行组件事件处理程序的线程（如按钮的点击事件），依次从系统事件队列取出事件并处理，一定要执行完上一个事件的处理程序后，才会处理下一个事件；
   事件监听器的方法都在事件派发线程中执行，如ActionListener的actionPerformed方法；
3. 由事件派发线程启动GUI：
   可以调用invokeLater或invokeAndWait请事件分发线程以运行某段代码；
   要将这段代码放入一个Runnable对象run方法中，并将该对象作为参数传递给invokeLater；
   invokeLater是异步的，不用等代码执行完就返回；
   invokeAndWait是同步的，要等代码执行完才返回，调用时要避免死锁；

7.8 顶层容器

1. Swing的3个顶层容器类：
   JFrame、JApplet、JDialog；
   都是重量级组件，分别继承了AWT组件的Frame、Applet、Dialog；
   每个顶层容器都有一个内容面板，通常直接或间接的容纳别的可视组件；
   可以有选择地为顶层容器添加菜单，菜单被放置在顶层容器上，但是在内容面板之外；
2. 通过静态方法show xxx Dialog可以产生四种简单的对话框：它们的方法参数中绝大部分（除了输入对话框可以不指定父窗口）都需要提供一个父窗口组件ParentComponent，只有关闭这些简单的对话框后，才可以返回到其父窗口，也就是说它们绝大部分是模态的；

7.9 中间层容器

1. 中间层容器：一般用途的JPanel、JScrollPane、JSplitPane、JTabbedPane、JToolBar，特殊用途的JInternalFrame、JRootPane（可以直接从顶层容器中获得）
2. JRootPane的层次结构：
   glassPane：默认隐藏，可以使用glassPane截获所有要到达JRootPane别的部分的事件；
   layeredPane：分为很多层（layer），每层有一个代表层深度的整数值（Z-order），深度值高的组件覆盖在深度值低的组件上；一般将所有组件添加到contentPane上；JmenuBark可选，如果没有，contentPane会充满整个顶层容器；
3. JPanel：
   默认状态下，除了背景色不绘制任何东西；
   可以很容易地为它设置边框和绘制特性，有效利用JPanel可使版面管理更容易；
   可以使用布局管理器规划它容纳的组件的位置和大小（可以通过setLayout方法改变布局；可以在创建JPanel对象时为它确定布局方式，默认使用FlowLayout布局（一行））；
4. JScrollPane：
   容器有滚动条，通过拖动滑块可以看到更多内容；
   由9个部分组成，包括一个中心显示地带、四个角和四条边；
5. JSplitPane：
   可以把两个组件显示在两个显示区域内，且随着区域间分隔线的拖动，区域内组件大小随之变动；
   允许设置水平或垂直分割，允许设置动态拖曳功能；
   通常先把组件放到ScrollPane中，再把ScrollPane放到SplitPane中，实现每部分滚动条；
6. JTabbedPane：
   如果一个窗口的功能有几项，可以给每项设置一个标签，标签下面包含若干专用组件；
7. JToolBar：
   将常用功能以工具栏方式呈现；
8. JInternalFrame：
   实现在一个主窗口中打开很多个文档，每个文档各自占用一个新窗口；
   JInternalFrame使用和JFrame几乎一样，可以最大化、最小化、关闭窗口、加入菜单；
   JInternalFrame是轻量级组件，只能是中间容器，必须依附于顶层容器上；
   通常将internal frame加入JDesktopPane类的对象来方便管理，JDesktopPane继承自JLayeredPane，用来建立虚拟桌面，可以显示并管理众多internal frame之间层次关系；

7.10 原子组件

1. 原子组件可分为三类：
   显示不可编辑信息：JLabel、JProgressBar、JToolTip；
   有控制功能，可以用来输入信息：JButton、JCheckBox、JRadioButton、JComboBox、JList、JMenu、JSlider、JSpinner、JTextComponent；
   能提供格式化的信息并允许用户选择：JColorChooser、JFileChooser、JTable、JTree；
2. 显示不可编辑信息的原子组件：
   JLabel可以显示文字和图像，并指定两者位置；
   JProgressBar进度条；
   JToolTip使用setToolTipText()方法为组件设置提示信息；有的组件如JTabbedPane由多个部分组成，需要鼠标在不同部分停留时显示不同提示信息，这时可以在其addTab()方法中设置提示信息参数，也可以通过setTooltipTextAt方法进行设置；
3. 按钮类：AbstractButton抽象类是众多按钮类的超类，继承它的类包括：
   JButton；
   JToggleButton（有两个选择状态的按钮，CheckBox多选按钮，JRadioButton单选按钮）；
   JMenuItem（在菜单中使用，JCheckBoxMenuItem多选按钮，JRadioButtonMenuItem单选按钮，JMenu一般菜单项）；
4. 列表框JList（可以选择一到多个选项）
   有几种各有特色的构造方法（选项是否可添加、删除）；
   提供了很多API可以用来设置各选项的显示方式（在一列还是若干列）、选择模式（一次可选几项及是否可连续）等；
   因为JList通常含有很多选项，通常放在一个JScrollPane对象里；
   JList事件处理一般分为两类（取得用户选取的项目，事件监听器ListSelectionListener；对鼠标事件作出响应，事件监听器MouseListener）；
5. 组合框JComboBox：
   在许多选项中选其一，可以有两种非常不一样的格式（默认状态不可编辑，包括一个按钮和一个下拉列表，用户只能选择；可编辑模式，多了一个文本区域，用户可填写）；
   组合框只需要很少的屏幕区域，而一组JRadioBox、JCheckBox、JList占据空间较大；
6. 连续数值选择：
   JSlider占空间大，可设置最小、最大、初始刻度、方向、标上刻度或文本，移动滑动杆会产生ChangeEvent事件；
   JSpinner占空间小，类似于可编辑的JComboBox，复合组件由3个部分构成（向上按钮、向下按钮和文本编辑区），可通过按钮选择或直接输入；和JComboBox不同，待选项不会显示；
7. 文本组件，都继承自JTextComponent抽象类，可分为三类
   JTextField、JPasswordField、JFormattedTextField单行文本，只能显示和编辑一行文本，像按钮一样可以产生ActionEvent事件，通常用来接受少量用户输入信息并在输入结束进行一些事件处理；
   JTextArea多行单一样式文本区域，通常用户输入任意长度无格式文本或显示无格式的帮助信息；
   JEditorPane、JTextPane多行风格化文本区域，嵌入图像或别的组件；
8. JColorChooser颜色选择对话框：
   通常使用这个类的静态方法showDialog()输出标准颜色选择对话框，返回值为所选颜色；
   也可以通过静态方法createDialog()方式输出个性化颜色选择对话框，如为其添加菜单、定义事件处理程序，这个方法的返回值就是一个对话框；
9. JFileChooser文件选择对话框：
   可以使用JFileChooser的showDialog、showOpenDialog或showSaveDialog()方法来打开文件对话框，但它仅返回用户选择的按钮（确认or取消）和文件名（如果确认），后续功能如存盘、打开文件等需要程序员进一步编写；
   提供了专门的方法用于设置可选择的文件类型，可指定每类文件使用的类型图标；
10. JTable表格：
    可为表格设计显示外观（是否有滚动条、调整某一列宽其它列宽变化情形）、显示模式（根据数据类型的不同有不同的排列显示方式、为某一字段添加组合框JComboBox）、选择模式（单选、多选、连续选、任意选）；
    JTable的事件都是针对表格内容的操作处理，称为TableModelEvent事件，通过addTableModelListener方法为表格添加此种事件监听器；
    和其相关的还有一些接口和类，包括TableModel、AbstractTableModel、DefaultTableModel、SelectionModel、TableColumnModel；
11. JTree树状结构直观表现层次关系：
    构造方法有多种，参数可以是Hashtable，也可以是TreeNode或TreeModel对象；
    可以使用JComponent提供的putClientProperty方法设置JTree外观，也可以使用TreeCellRenderer个性化各类节点的显示样式；

7.11 其他Swing特性

1. Action对象功能（封装对不同组件（如菜单项和工具栏按钮）同样的响应功能，封装属性设置等，再讲Action对象添加到需要响应的各个位置）：
   Action接口是对ActionListener接口的一个有用的扩展，继承关系public interface Action extends ActionListener；
   在很多既有菜单又有工具栏的应用程序中，可以通过Action对象封装事件响应代码和相关设置，并添加到不同的事件源；
   对不同组件的显示文字、图标、快捷键、提示文字、是否可用等属性统一设置；
2. 创建Action对象：
   AbstractAction类实现了Action接口中除了actionPerformed方法以外的其他方法，而且还提供了一些获取和设置Action域属性的方法；
   首先创建一个继承抽象类AbstractAction类的子类，再实例化子类（设置需要的属性值，定义actionPerformed方法）；
3. 使用Action对象：
   通过GUI组件的setAction方法将Action对象关联到组件（每个具有addActionListener方法的组件都具有setAction方法；Action是一个事件监听器，如果需要添加多个监听器，应使用addActionListener方法，一个GUI组件可以调用setAction不止一次，但组件和前一个Action对象的关联会被删除）；
   通过setAction方法把Action对象关联到GUI组件后，此组件属性会被设置为符合这个Action对象的属性，这个Action对象会被注册为此组件的一个事件监听器对象，如果改变了Action对象的属性或方法则关联的组件会自动变更；
4. 边框：
   每个继承自JComponent的Swing组件都可以有边框；
   使用组件的setBorder方法为组件添加边框，需提供一个Border类型对象（可以使用BorderFactory类提供的很多静态方法产生一个常用Border对象；如果不能满足要求，可以直接使用javax.swing.border包里的API来定义边框）；
5. 设置组件的观感：
   在产生任何可视组件前需使用UIManager类提供的setLookAndFeel()静态方法设置观感；
   Java提供跨平台观感，可利用UIManager类提供的getCrossPlatformLookAndFeelClassName()静态方法获得类名；
   程序所属系统观感，可利用UIManager类提供的getSystemLookAndFeel()静态方法获得目前操作平台的Look and Feel类名称字符串；
6. 设置顶层容器观感：
   顶层容器JFrame和JDialog是重量级组件，依赖于操作系统，当使用不同操作系统时，所显示的顶层容器就会有所不同；
   针对这两个顶层容器，有一个静态方法专门设置观感：static void setDefaultLookAndFeelDecorated(Boolean) （参数true选用默认观感，参数false选用操作平台观感）；
7. 桌面API：
   从Java6开始，对于特定文件类型，Java程序可以和关联该文件类型的主机应用程序进行交互；这种交互通过java.awt.DeskTop类进行，因此java.awt.DeskTop API叫做桌面API；
8. 桌面API允许Java应用程序完成3件事：
   启用主机平台上默认的浏览器打开URL，由DeskTop的browse方法完成；
   启用主机平台上默认的邮件客户端，由DeskTop的mail方法完成；
   对特定的文件，启用主机平台上与之关联的应用程序，对该文件进行打开、编辑、打印操作，分别由DeskTop的open、edit、print方法完成；