Java— AWT 绘图（一）

AWT 绘图

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一、Java 绘图基础

• 应用程序的闪屏图像、背景图和组件外观，都需要用到绘图，Java 中使用绘图类 Graphics 和 Graphics2D 以及画布类 Canvas，来进行绘图的相关功能实现。

1、Graphics 类

• Graphics 类是所有图形上下文的基类，封装了 Java 支持的基本绘图操作所需的状态信息：颜色、字体、画笔、文本和图像等。
• Graphics 类提供了绘图常用的方法，利用这些方法可以实现直线、矩形、多边形、椭圆、圆弧等形状和文本、图像的绘制操作，同时也提供设置如颜色、字体等状态属性的方法。

2、Graphics2D 类

• 该类主要是弥补 Graphics 类的不足，Graphics 类无法改变线条的粗细、不能对图像使用旋转和模糊等过滤效果。
• Graphics2D 类继承自 Graphics 类，实现了功能强大的绘图操作。

3、Canvas 类

• Canvas 类是一个画布组件，表示屏幕上的一个空白矩形区域，应用可以在该区域进行绘图，或者可以从该区域捕获用户的输入事件。
• Java 应用程序中，要在窗体中绘图，必须继承 Canvas 类的子类，从而获得有用的功能，然会重写 paint 方法，以便能够自定义图形。

二、绘制几何图形

• Java 中使用 Graphics 类和 GraphicsD 类的方法可以实现不同图形的绘制。
• Graphics 类常用的图形绘制方法如下表：

  方法	说明
  drawArc(int x,int y,int width,int height,int startAngle,int arcAngle)	弧形
  drawLine(int x1,int y1,int x2,int y2)	直线
  drawOval(int x,int y,int width,int height)	椭圆
  drawPolygon(int[] xPoints,int[] yPoints,int nPoints)	多边形
  drawPolyline(int[] xPoints,int[] yPoints,int nPoints)	多边线
  drawRect(int x,int y,int width,int height)	矩形
  drawRoundRect(int x,int y,int width,int height,int arcWidth,int arcHeight)	圆角矩形
  fillArc(int x,int y,int width,int height,int startAngle,int arcAngle )	实心弧形
  fillOval(int x,int y,int width,int height)	实心椭圆
  fillPolygon(int[] xPoints,int[] yPoints,int nPoints)	实心多边形
  fillRect(int x,int y,int width,int height)	实心矩形
  fillRoundRect(int x,int y,int width,int height,int arcWidth,int arcHeight)	实心圆角矩形

• Graphics2D 类是继承 Graphics 类，并添加了更强劲的功能，Graphics2D 可以分别使用不同的类表示不同的形状，如 Line2D、Rectangle2D 等。
• 要绘制指定形状的图形，首先要创建并初始化该图形类的对象，这些图形类必须是 Shape 接口的实现类，然后用 Graphics2D 的 draw() 方法绘制图形对象或者使用 fill() 方法填充该图形对象。
• java.awt.geom 包中提供了如下一些常用图形类，这些图形类都实现了 Shape 接口：
  1）arc2D：所有存储 2D 弧度的对象的抽象超类，其中 2D 弧度由窗体矩形、起始角度、角跨越（弧的长度）和闭合类型（OPEN、CHORD 或 PIE）定义。
  2）CubicCurve2D：定义 (x,y) 坐标空间内的三次参数曲线段。
  3）Ellipse2D：描述窗体矩形定义的椭圆。
  4）Line2D：(x,y) 坐标空间中的线段。
  5）Path2D：提供一个表示仍以几何形状路径的简单又灵活的形状。
  6）QuadCurve2D：定义 (x,y) 坐标空间
  7）Rectangle2D：描述通过位置 (x,y) 和 尺寸 (w x h) 定义的矩形。
  8）RoundRectangle2D：定义一个矩形，該矩形具有由位置 (x,y)、尺寸 (w x h) 以及圆角弧的宽度和高度定义的圆角。
• 另外有一个实现 Cloneable 接口的 Point2D 类，该类定义了表示 (x,y) 坐标空间中位置的点。
• 各图形类都是抽象类，在不同图形类中有 Double 和 Float 两个实现类，以构建不同精度的图像，通常情况采用 Double 类的实例对象进行图形绘制，但是如果程序中图形的数量庞大，则使用 Float 类的实例对象较为合适，这样可以节省内存空间。
• Java 程序中绘制图形步骤基本如下：
  1）创建 JFrame 窗体对象；
  2）创建 Canvas 画布，并重写 paint 方法；
  3）创建 Graphics2D 或者 Graphics 对象，
  4）根据需要，设置颜色以及画笔；
  5）调用 Graphics2D 对象的相应方法绘制图形。
• 示例

  package AWT绘图;
  
  // !/usr/bin/env jdk1.8
  // encoding:utf-8
  //@software:IntelliJ IDEA
  //@pack:AWT绘图
  //@user:彭友聪
  //@date:2019/08/11
  //@time:上午 8:48
  //@project:IDEA_JAVA
  //@file:DrawTest.java
  //Author:御承扬
  //email:[email protected]
  
  
  import javax.swing.*;
  import java.awt.*;
  import java.awt.geom.Ellipse2D;
  import java.awt.geom.Rectangle2D;
  
  public class DrawTest extends JFrame {
      static class CanvasTest extends Canvas {
          private CanvasTest(){
          }
          public final void paint(Graphics g){
              super.paint( g );
              Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
              g2.drawOval( 5, 5, 100, 100 ); // 绘制圆形
              g2.fillRect( 15, 15, 80, 80 ); // 绘制实心矩形
              Shape[] shapes = new Shape[2];  // 声明图形数组
              shapes[0] = new Rectangle2D.Double( 110, 5, 100, 100 );
              shapes[1] = new Ellipse2D.Double(120, 15, 80, 80);
              for(Shape shape : shapes) {     // 遍历数组
                  Rectangle2D bounds = shape.getBounds2D();
                  if (bounds.getWidth() == 80)
                      g2.fill( shape );   // 填充图形
                  else
                      g2.draw(shape);  // 绘制图形
              }
          }
      }
      private void initialize() {
          this.setSize( 300, 200 );
          setDefaultCloseOperation( WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE );
          add(new CanvasTest());
          this.setTitle( "绘制几何图形示例" );
      }
      private DrawTest() {
          super();
          initialize();
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          new DrawTest().setVisible( true );
      }
  }
  

• 运行结果如下图：
  

三、设置颜色和画笔

• Java 中的 java.awt.Color 类封装颜色的各种属性，并对颜色进行管理。
• 绘制图形时可以指定线条的粗细和虚实等画笔属性，该属性通过 Stroke 接口指定。

1、设置颜色

• Color 类可以创建任何颜色的对象，其构造方法如下：

  Color col = new Color(int r, int g, int b);
  Color col = new Color(int rgb)
  

• 为了方便开发者的使用，Color 类定义了常用色彩的常量值，如下表：

  常量名	颜色值
  Color.BLACK	黑色
  Color.BLUE	蓝色
  Color.CYAN	青色
  Color.DARK_GRAY	深灰色
  Color.GRAY	灰色
  Color.GREEN	绿色
  Color.LIGHT_GRAY	浅灰色
  Color.MAGENTA	洋红色
  Color.ORANGE	桔黄色
  Color.PINK	粉红色
  Color.RED	红色
  Color.WHITE	白色
  Color.YELLOW	黄色

• 绘图类可以用 setColor(Color color) 方法进行设置。
• 示例：

  // >= JDK 1.8
  // encoding:utf-8
  // @software:IntelliJ IDEA
  // @user:彭友聪
  // @date:2019/08/14
  // @time:下午 3:59
  // @project:IDEA_JAVA
  // @file:ColorTest.java
  // @Author:御承扬
  //@E-mail:[email protected]
  
  package AWT绘图;
  
  import javax.swing.*;
  import java.awt.*;
  
  public class ColorTest extends JFrame {
      static class CanvasTest extends Canvas {
          CanvasTest() {
          }
  
          public final void paint(Graphics g){
              super.paint( g );
              Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
              g2.setColor(Color.RED);
              g2.drawLine( 5, 30, 100, 30 );
          }
      }
      private void initialize(){
          this.setSize( 300,200 );
          setDefaultCloseOperation( WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE );
          add(new CanvasTest());  // 设置窗体面板为绘图面板对象
          this.setTitle("设置颜色");
      }
      public ColorTest() {
          super();
          initialize();
      }
  
      public static void main(String[] args) {
  
          ColorTest frame = new ColorTest();
          frame.setVisible( true );
      }
  }
  

• 效果如下：
  

2、设置画笔

• 默认情况下，Graphics 绘图类使用的画笔属性是粗细为 1 个像素的正方形，而 Graphics2D 类则可以调用 setStroke() 方法设置画笔的属性；setStroke() 方法必须接受一个 Stroke 接口的实现类做参数，java.awt 包中提供实现了 Stroke 接口的 BasicStroke 类，并通过不同构方法创建不同属性的画笔：
  1）BasicStroke()‘
  2）BasicStroke(float width)
  3）BasicStroke(float width, int cap, int join)
  4）BasicStroke(float width, int cap, int join, float miterlimit)
  5）BasicStroke(float width, int cap, int join, float miterlimit, float[] dash, float dash_phase)
• 相关参数说明

  参数	说明
  width	画笔宽度，此宽度必须大于或等于 0.0f。若果宽度设置为 0.0f ，则将画笔设置为当前设备的默认宽度
  cap	线端点的装饰
  join	应用在路径线段交汇处的装饰
  miterlimit	斜接处的剪裁限制，该参数值必须大于或等于1.0f
  dash	表示虚线模式的数组
  dash_phase	开始虚线模式的偏移量

• 示例：

  // >= JDK 1.8
  // encoding:utf-8
  // @software:IntelliJ IDEA
  // @user:彭友聪
  // @date:2019/08/14
  // @time:下午 4:40
  // @project:IDEA_JAVA
  // @file:StrokeTest.java
  // @Author:御承扬
  //@E-mail:[email protected]
  
  package AWT绘图;
  
  import javax.swing.*;
  import java.awt.*;
  
  public class StrokeTest extends JFrame {
      static class CanvasTest extends Canvas {
          CanvasTest() {
          }
  
          public final void paint(Graphics g){
              super.paint( g );
              Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
              // 创建画笔，宽度为 8
              Stroke stroke = new BasicStroke( 8 );
              g2.setStroke( stroke );
              g2.drawLine( 20, 30, 120, 30 );
              // 创建画笔，宽度 12，线端点装饰用 CAP_ROUND，应用在路径线段交汇处的装饰为 JOIN_BEVEL
              Stroke roundStroke = new BasicStroke( 12, BasicStroke.CAP_ROUND, BasicStroke.JOIN_BEVEL );
              g2.setStroke( roundStroke );
              g2.drawLine( 20, 50, 120, 50 );
          }
      }
      private void initialize(){
          this.setSize( 300,200 );
          setDefaultCloseOperation( WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE );
          add(new CanvasTest());  // 设置窗体面板为绘图面板对象
          this.setTitle("设置画笔");
      }
      private StrokeTest() {
          super();
          initialize();
      }
  
      public static void main(String[] args) {
  
          StrokeTest frame = new StrokeTest();
          frame.setVisible( true );
      }
  }
  

• 运行效果如下：
  

四、绘制文本

1、设置字体

• Java 中的 Font 类封装了字体的大小、样式等属性，位于 java.awt 包中，其构造方法可以指定字体的名称、大小和样式，语法如下：

  Font(String name, int style, int size)
  // name：字体名称
  // style：字体样式
  // size：字体大小
  

• 其中字体样式的取值有如下：
  1）Font.PLAIN：普通样式
  2）Font.BOLD：粗体样式
  3）Font.ITALIC：斜体样式
• 绘图类的字体可以用 setFont(Font font) 方法来设置。

2、绘制文字

• Graphics2D 类提供了 drawString() 方法用于绘制文字，语法如下：

  drawString(String str, int x, int y)
  drawString(String str, float x, float y)
  /*
  	str：要绘制的文本字符串。
  	x：要绘制字符串的水平起始位置。
  	y：要绘制的字符串的垂直起始位置。
  */
  

• 示例：

  // >= JDK 1.8
  // encoding:utf-8
  // @software:IntelliJ IDEA
  // @user:彭友聪
  // @date:2019/08/15
  // @time:下午 4:18
  // @project:IDEA_JAVA
  // @file:DrawStringTest.java
  // @Author:御承扬
  //@E-mail:[email protected]
  
  package AWT绘图;
  
  import javax.swing.*;
  import java.awt.*;
  
  public class DrawStringTest extends JFrame {
      static class CanvasTest extends Canvas {
          CanvasTest() {
          }
  
          public final void paint(Graphics g){
              super.paint( g );
              Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
              g2.setColor( Color.BLUE );
              Font font = new Font( "楷体", Font.BOLD, 16 );
              g2.setFont( font );
              g2.drawString( "Done is better than perfect.", 20, 30 );
              g2.drawString( "——比完美更重要是完成。", 60, 60 );
          }
      }
      private DrawStringTest() {
          this.setSize( 310, 140 );
          setDefaultCloseOperation( WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE );
          add(new CanvasTest());
          this.setTitle( "绘制文本" );
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          DrawStringTest frame = new DrawStringTest();
          frame.setVisible( true );
      }
  }
  

• 运行效果如下：