Java中带复选框的树（Java CheckBox Tree）的实现和应用

在使用Java Swing开发UI程序时，很有可能会遇到使用带复选框的树的需求，但是Java Swing并没有提供这个组件，因此如果你有这个需求，你就得自己动手实现带复选框的树。

CheckBoxTree与JTree在两个层面上存在差异：

1. 在模型层上，CheckBoxTree的每个结点需要一个成员来保存其是否被选中，但是JTree的结点则不需要。
2. 在视图层上，CheckBoxTree的每个结点比JTree的结点多显示一个复选框。

既然存在两个差异，那么只要我们把这两个差异部分通过自己的实现填补上，那么带复选框的树也就实现了。

现在开始解决第一个差异。为了解决第一个差异，需要定义一个新的结点类CheckBoxTreeNode，该类继承DefaultMutableTreeNode，并增加新的成员isSelected来表示该结点是否被选中。对于一颗CheckBoxTree，如果某一个结点被选中的话，其复选框会勾选上，并且使用CheckBoxTree的动机在于可以一次性地选中一颗子树。那么，在选中或取消一个结点时，其祖先结点和子孙结点应该做出某种变化。在此，我们应用如下递归规则：

1. 如果某个结点被手动选中，那么它的所有子孙结点都应该被选中；如果选中该结点使其父节点的所有子结点都被选中，则选中其父结点。
2. 如果某个结点被手动取消选中，那么它的所有子孙结点都应该被取消选中；如果该结点的父结点处于选中状态，则取消选中其父结点。

注意：上面的两条规则是递归规则，当某个结点发生变化，导致另外的结点发生变化时，另外的结点也会导致其他的结点发生变化。在上面两条规则中，强调手动，是因为手动选中或者手动取消选中一个结点，会导致其他结点发生非手动的选中或者取消选中，这种非手动导致的选中或者非取消选中则不适用于上述规则。

按照上述规则实现的CheckBoxTreeNode源代码如下：

package demo;

import javax.swing.tree.DefaultMutableTreeNode;

public class CheckBoxTreeNode extends DefaultMutableTreeNode
{
	protected boolean isSelected;
	
	public CheckBoxTreeNode()
	{
		this(null);
	}
	
	public CheckBoxTreeNode(Object userObject)
	{
		this(userObject, true, false);
	}
	
	public CheckBoxTreeNode(Object userObject, boolean allowsChildren, boolean isSelected)
	{
		super(userObject, allowsChildren);
		this.isSelected = isSelected;
	}

	public boolean isSelected()
	{
		return isSelected;
	}
	
	public void setSelected(boolean _isSelected)
	{
		this.isSelected = _isSelected;
		
		if(_isSelected)
		{
			// 如果选中，则将其所有的子结点都选中
			if(children != null)
			{
				for(Object obj : children)
				{
					CheckBoxTreeNode node = (CheckBoxTreeNode)obj;
					if(_isSelected != node.isSelected())
						node.setSelected(_isSelected);
				}
			}
			// 向上检查，如果父结点的所有子结点都被选中，那么将父结点也选中
			CheckBoxTreeNode pNode = (CheckBoxTreeNode)parent;
			// 开始检查pNode的所有子节点是否都被选中
			if(pNode != null)
			{
				int index = 0;
				for(; index < pNode.children.size(); ++ index)
				{
					CheckBoxTreeNode pChildNode = (CheckBoxTreeNode)pNode.children.get(index);
					if(!pChildNode.isSelected())
						break;
				}
				/* 
				 * 表明pNode所有子结点都已经选中，则选中父结点，
				 * 该方法是一个递归方法，因此在此不需要进行迭代，因为
				 * 当选中父结点后，父结点本身会向上检查的。
				 */
				if(index == pNode.children.size())
				{
					if(pNode.isSelected() != _isSelected)
						pNode.setSelected(_isSelected);
				}
			}
		}
		else 
		{
			/*
			 * 如果是取消父结点导致子结点取消，那么此时所有的子结点都应该是选择上的；
			 * 否则就是子结点取消导致父结点取消，然后父结点取消导致需要取消子结点，但
			 * 是这时候是不需要取消子结点的。
			 */
			if(children != null)
			{
				int index = 0;
				for(; index < children.size(); ++ index)
				{
					CheckBoxTreeNode childNode = (CheckBoxTreeNode)children.get(index);
					if(!childNode.isSelected())
						break;
				}
				// 从上向下取消的时候
				if(index == children.size())
				{
					for(int i = 0; i < children.size(); ++ i)
					{
						CheckBoxTreeNode node = (CheckBoxTreeNode)children.get(i);
						if(node.isSelected() != _isSelected)
							node.setSelected(_isSelected);
					}
				}
			}
			
			// 向上取消，只要存在一个子节点不是选上的，那么父节点就不应该被选上。
			CheckBoxTreeNode pNode = (CheckBoxTreeNode)parent;
			if(pNode != null && pNode.isSelected() != _isSelected)
				pNode.setSelected(_isSelected);
		}
	}
}

第一个差异通过继承DefaultMutableTreeNode定义CheckBoxTreeNode解决了，接下来需要解决第二个差异。第二个差异是外观上的差异，JTree的每个结点是通过TreeCellRenderer进行显示的。为了解决第二个差异，我们定义一个新的类CheckBoxTreeCellRenderer，该类实现了TreeCellRenderer接口。CheckBoxTreeRenderer的源代码如下：

package demo;

import java.awt.Color;
import java.awt.Component;
import java.awt.Dimension;

import javax.swing.JCheckBox;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTree;
import javax.swing.UIManager;
import javax.swing.plaf.ColorUIResource;
import javax.swing.tree.TreeCellRenderer;

public class CheckBoxTreeCellRenderer extends JPanel implements TreeCellRenderer
{
	protected JCheckBox check;
	protected CheckBoxTreeLabel label;
	
	public CheckBoxTreeCellRenderer()
	{
		setLayout(null);
		add(check = new JCheckBox());
		add(label = new CheckBoxTreeLabel());
		check.setBackground(UIManager.getColor("Tree.textBackground"));
		label.setForeground(UIManager.getColor("Tree.textForeground"));
	}
	
	/**
	 * 返回的是一个JPanel对象，该对象中包含一个JCheckBox对象
	 * 和一个JLabel对象。并且根据每个结点是否被选中来决定JCheckBox
	 * 是否被选中。
	 */
	@Override
	public Component getTreeCellRendererComponent(JTree tree, Object value,
			boolean selected, boolean expanded, boolean leaf, int row,
			boolean hasFocus)
	{
		String stringValue = tree.convertValueToText(value, selected, expanded, leaf, row, hasFocus);
		setEnabled(tree.isEnabled());
		check.setSelected(((CheckBoxTreeNode)value).isSelected());
		label.setFont(tree.getFont());
		label.setText(stringValue);
		label.setSelected(selected);
		label.setFocus(hasFocus);
		if(leaf)
			label.setIcon(UIManager.getIcon("Tree.leafIcon"));
		else if(expanded)
			label.setIcon(UIManager.getIcon("Tree.openIcon"));
		else
			label.setIcon(UIManager.getIcon("Tree.closedIcon"));
			
		return this;
	}

	@Override
	public Dimension getPreferredSize()
	{
		Dimension dCheck = check.getPreferredSize();
		Dimension dLabel = label.getPreferredSize();
		return new Dimension(dCheck.width + dLabel.width, dCheck.height < dLabel.height ? dLabel.height: dCheck.height);
	}
	
	@Override
	public void doLayout()
	{
		Dimension dCheck = check.getPreferredSize();
		Dimension dLabel = label.getPreferredSize();
		int yCheck = 0;
		int yLabel = 0;
		if(dCheck.height < dLabel.height)
			yCheck = (dLabel.height - dCheck.height) / 2;
		else
			yLabel = (dCheck.height - dLabel.height) / 2;
		check.setLocation(0, yCheck);
		check.setBounds(0, yCheck, dCheck.width, dCheck.height);
		label.setLocation(dCheck.width, yLabel);
		label.setBounds(dCheck.width, yLabel, dLabel.width, dLabel.height);
	}
	
	@Override
	public void setBackground(Color color)
	{
		if(color instanceof ColorUIResource)
			color = null;
		super.setBackground(color);
	}
}

在CheckBoxTreeCellRenderer的实现中，getTreeCellRendererComponent方法返回的是JPanel，而不是像DefaultTreeCellRenderer那样返回JLabel，因此JPanel中的JLabel无法对选中做出反应，因此我们重新实现了一个JLabel的子类CheckBoxTreeLabel，它可以对选中做出反应，其源代码如下：

package demo;

import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;

import javax.swing.Icon;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.UIManager;
import javax.swing.plaf.ColorUIResource;

public class CheckBoxTreeLabel extends JLabel
{
	private boolean isSelected;
	private boolean hasFocus;
	
	public CheckBoxTreeLabel()
	{
	}
	
	@Override
	public void setBackground(Color color)
	{
		if(color instanceof ColorUIResource)
			color = null;
		super.setBackground(color);
	}
	
	@Override
	public void paint(Graphics g)
	{
		String str;
		if((str = getText()) != null)
		{
			if(0 < str.length())
			{
				if(isSelected)
					g.setColor(UIManager.getColor("Tree.selectionBackground"));
				else
					g.setColor(UIManager.getColor("Tree.textBackground"));
				Dimension d = getPreferredSize();
				int imageOffset = 0;
				Icon currentIcon = getIcon();
				if(currentIcon != null)
					imageOffset = currentIcon.getIconWidth() + Math.max(0, getIconTextGap() - 1);
				g.fillRect(imageOffset, 0, d.width - 1 - imageOffset, d.height);
				if(hasFocus)
				{
					g.setColor(UIManager.getColor("Tree.selectionBorderColor"));
					g.drawRect(imageOffset, 0, d.width - 1 - imageOffset, d.height - 1);
				}
			}
		}
		super.paint(g);
	}
	
	@Override
	public Dimension getPreferredSize()
	{
		Dimension retDimension = super.getPreferredSize();
		if(retDimension != null)
			retDimension = new Dimension(retDimension.width + 3, retDimension.height);
		return retDimension;
	}
	
	public void setSelected(boolean isSelected)
	{
		this.isSelected = isSelected;
	}
	
	public void setFocus(boolean hasFocus)
	{
		this.hasFocus = hasFocus;
	}
}

通过定义CheckBoxTreeNode和CheckBoxTreeCellRenderer。我们解决了CheckBoxTree和JTree的两个根本差异，但是还有一个细节问题需要解决，就是CheckBoxTree可以响应用户事件决定是否选中某个结点。为此，我们为CheckBoxTree添加一个响应用户鼠标事件的监听器CheckBoxTreeNodeSelectionListener，该类的源代码如下：

package demo;

import java.awt.event.MouseAdapter;
import java.awt.event.MouseEvent;

import javax.swing.JTree;
import javax.swing.tree.TreePath;
import javax.swing.tree.DefaultTreeModel;

public class CheckBoxTreeNodeSelectionListener extends MouseAdapter
{
	@Override
	public void mouseClicked(MouseEvent event)
	{
		JTree tree = (JTree)event.getSource();
		int x = event.getX();
		int y = event.getY();
		int row = tree.getRowForLocation(x, y);
		TreePath path = tree.getPathForRow(row);
		if(path != null)
		{
			CheckBoxTreeNode node = (CheckBoxTreeNode)path.getLastPathComponent();
			if(node != null)
			{
				boolean isSelected = !node.isSelected();
				node.setSelected(isSelected);
				((DefaultTreeModel)tree.getModel()).nodeStructureChanged(node);
			}
		}
	}
}

到此为止，CheckBoxTree所需要的所有组件都已经完成了，接下来就是如何使用这些组件。下面给出了使用这些组件的源代码：

package demo;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTree;
import javax.swing.tree.DefaultTreeModel;

public class DemoMain 
{
	public static void main(String[] args)
	{
		JFrame frame = new JFrame("CheckBoxTreeDemo");
		frame.setBounds(200, 200, 400, 400);
		JTree tree = new JTree();
		CheckBoxTreeNode rootNode = new CheckBoxTreeNode("root");
		CheckBoxTreeNode node1 = new CheckBoxTreeNode("node_1");
		CheckBoxTreeNode node1_1 = new CheckBoxTreeNode("node_1_1");
		CheckBoxTreeNode node1_2 = new CheckBoxTreeNode("node_1_2");
		CheckBoxTreeNode node1_3 = new CheckBoxTreeNode("node_1_3");
		node1.add(node1_1);
		node1.add(node1_2);
		node1.add(node1_3);
		CheckBoxTreeNode node2 = new CheckBoxTreeNode("node_2");
		CheckBoxTreeNode node2_1 = new CheckBoxTreeNode("node_2_1");
		CheckBoxTreeNode node2_2 = new CheckBoxTreeNode("node_2_2");
		node2.add(node2_1);
		node2.add(node2_2);
		rootNode.add(node1);
		rootNode.add(node2);
		DefaultTreeModel model = new DefaultTreeModel(rootNode);
		tree.addMouseListener(new CheckBoxTreeNodeSelectionListener());
		tree.setModel(model);
		tree.setCellRenderer(new CheckBoxTreeCellRenderer());
		JScrollPane scroll = new JScrollPane(tree);
		scroll.setBounds(0, 0, 300, 320);
		frame.getContentPane().add(scroll);
		
		frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		frame.setVisible(true);
	}
}

其执行结果如下图所示：