【Java】学校还在教Swing，一些简单功能实现的总结——显示窗体，绘制2D图形，监听点击事件

咱们学校的Java教学中需要掌握一些Swing的基础操作，虽然Swing已经没人用了。。。
但既然要学，就要学好，毕竟技多不压身，还能拿个好成绩。
本文总结自《Java核心技术 卷Ⅰ》第十章，实现了一些简单的基础操作——显示窗体，改变窗体属性，画图，对用户点击进行响应等等。
源码都给上了，如果你的复习时间紧张，不妨简单看看。

用户界面工具包历史

抽象窗口工具包 (Abstract Window Toolkit, AWT) ->Swing用户界面库 ->JavaFX。

AWT：
将处理用户界面元素的任务委托给目标平台上的原生GUI工具包。

• 优点：所得到的程序可以在任何平台上运行，并且有目标平台的观感。
• 缺点：不同平台的一些用户界面元素存在差别、有些图形环境的用户组键集合匮乏，不同平台存在不同bug。

Swing：
底层窗口系统只需显示一个空白窗口，将用户界面元素绘制在空白的窗口上。

• 优点：在不同平台上具有相同外观和行为；是标准库的一部分。
• 缺点：Swing必须绘制用户界面的每一个像素——速度慢；与其他很多原生部件相比，不够美观。

JavaFx：

• 优点：为实现动画与华丽效果做出了优化；JavaFx 2.0具有了Java API。
• 缺点：从Java 11开始，JavaFX不与Java一起打包。

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显示窗体

• 什么是窗体（frame）：顶层窗口（没有包含在其他窗口的窗口）。
• 如何显示与描述：使用Swing中的JFrame类（拓展于原先的AWT库的Frame类）。

JFrame作为其他组件的画布，它的修饰部件是由用户的窗口系统绘制的，而不是Swing绘制。

创建一个最简单的可见窗体：

package simpleFrame;

import java.awt.*;
import javax.swing.*; //java的拓展包

public class SimpleFrameTest 
{
     
	public static void main(String[] args)
	{
     
		EventQueue.invokeLater(()-> // 事件分派线程（event dispatch thread）
			{
     
				var frame = new SimpleFrame(); // 构造一个Simple Frame对象
				frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//定义用户点击关闭时退出。
				frame.setVisible(true);//将窗体显示出来
			});
	} //主程序已经结束，事件分派线程仍会保持激活状态

}

class SimpleFrame extends JFrame //拓展于JFrame
{
     
	private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
	private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
	
	public SimpleFrame() 
	{
     
		setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
	}
	
}

代码解释：

• javax.swing.* : javax表示这是一个java的拓展包，而非核心包。
• EventQueue.invokeLater(（）->{}）; ： 事件分派线程（event dispatch thread），这是一个控制线程，将鼠标点击和按键等事件传递给用户接口组件。虽然可以只在主线程中完成Swing组件的初始化，但越来越复杂的Swing组键可能导致发生未知错误。
• frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); ： 定义用户点击关闭时的响应动作，这里是退出。
• frame.setVisible(true); ： 窗体在构造时是不可见的，这样可以让程序员在窗体显示之前完成对窗体的设计。调用setVisible函数使得窗体可见。
• setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT); ：在构造函数中设置创造出的窗体的大小，不设置的话默认窗口大小为 0x0。
• 注意 ： 我们是在事件分派线程里面执行程序，即使主程序已经结束，事件分派线程仍会保持激活状态，除非用户关闭窗体或者调用System.exit方法来终止。

窗体外观的改变：

JFrame类本身只定义了若干个改变窗体外观的方法，但由于其超类众多，因此拥有非常丰富的设置窗体属性的方法。以下列出几项：

• setLocation(x, y) 来自于超类Component，可以使窗体显示在水平向右x像素，垂直向下y像素的位置。
• setBounds（x, y, width, height) 来自于超类Component，调整窗体的出现位置与大小。
• getTitle（），setTitle(String title) 来自于超类Frame，获取/设置标题。
• setLocationByPlatform（boolean b） 来自于超类Window，设置为true后，窗体位置由平台选择。
• setResizable（boolean b） 来自于超类Frame，设置为false后，用户不允许调节窗口大小。
• Image getIconImage（）， setIconImage（Image image） 来自于超类Frame，获取/设置窗体的iconImage，系统可能将这个图标显示在任何位置。

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在组件中显示信息——2D图形

虽然可以将内容直接绘制在窗体中，但一般不这么做。正确的做法是：将一个组件添加到窗体上，再在组件上绘制信息。

• 如何设置一个组件：定义一个拓展与JComponent的类，并覆盖其中的paintComponent方法。
• 如何将组件添加到窗体中：使用frame.add（）函数。这个方法将组件添加至窗体的内容窗格中。
• 如何绘制图案、图像和文本：使用Graphics类。
• paintComponent（）方法什么时候会自动调用：
  1.用户扩大窗口或极小化后恢复原来大小
  2.窗口被覆盖后重新显示

只要窗口需要重新绘制，事件处理器会通知组件从而引发执行所有组件的paintComponent方法，不要自己调用该方法！ 否则可能会对这个自动处理过程造成破坏。

1.在窗体中显示一个组件，并在组件上绘制一条文本信息：

package notHelloWorld;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class NotHelloWorld 
{
     
	public static void main(String args[])
	{
     
		EventQueue.invokeLater(()->
				{
     
					var frame = new NotHelloWorldFrame();
					frame.setTitle("Not a Hello World");
					frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
					frame.setVisible(true);
				});
	}
}

class NotHelloWorldFrame extends JFrame
{
     
	public NotHelloWorldFrame()
	{
     
		add(new NotHelloWorldComponent());//添加一个组件至窗体中
		pack();//使用组件的首选大小，首先大小在getPreferredSize中定义
	}
}

class NotHelloWorldComponent extends JComponent 
{
     
	public static final int MESSAGE_X = 75;
	public static final int MESSAGE_Y = 100;
	
	private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
	private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
	
	public void paintComponent(Graphics g) //覆盖此方法来绘制内容
	{
     
		g.drawString("Not a Hello World program!", MESSAGE_X, MESSAGE_Y);
	}
	
	public Dimension getPreferredSize() //设置组件的首选大小
	{
     
		return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
	}
}

代码解释：

• pack（） ： 调整窗口大小为添加至窗体的组件的首选大小。
• void paintComponent(Graphics g) ： 覆盖此方法来确定所需绘制的内容。每次需要重新绘制时，线程会自动调用该函数。
• Dimension getPreferredSize() ：设置组件的首选大小，窗体可以调用 pack（） 函数将组件调整为该大小。

总结 ，在窗体中显示信息三大步骤：

1. 定义组件类，确定绘制内容与首选大小。
2. 定义窗体类，将组件添加至窗体中。
3. 创建事件分派线程，创建一个窗体对象并设置窗体属性。

2.绘制2D图形：

Graphics类：绘制直线，矩形，椭圆等，功能有限。

Java 2D库的图形类：它是Graphics类的一个子类，功能更加丰富，除了一些基本图形外，还可以绘制圆弧、二次曲线、三次曲线等等，这里我们重点介绍Java 2D库的图形类。

绘制图形的步骤：

1. 创建一个实现了shape接口的类的对象（譬如Rectangle2D，Ellipse2D，Line2D等等）。
2. 使用Graphics2D类的draw方法绘画出图形。

import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*; //包含了众多实现了shape接口的类，如Ellipse2D等等

public class DrawTest {
     
	public static void main(String[] args) 
	{
     
		EventQueue.invokeLater(()-> //事件分派线程
				{
     
					var frame = new DrawFrame();
					frame.setTitle("DrawTest");
					frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
					frame.setBounds(300, 300, 800, 800);
					frame.setVisible(true);
				});
	}

}

class DrawFrame extends JFrame //创建一个窗体
{
     
	public DrawFrame()
	{
     
		add(new DrawComponent());//将组件添加至窗体中
		pack();					//使用组件的默认大小
	}	
}

class DrawComponent extends JComponent // 定义组件完成所需任务
{
     
	private static final int DEFAULT_WIDTH = 400;
	private static final int DEFAULT_HEIGHT = 400;
	
	public void paintComponent(Graphics g) //必须覆盖的方法
	{
     
		var g2 = (Graphics2D) g;//Graphics2D是Graphics的子类，可以直接强制类型转换
		
		double leftX = 100;
		double topY = 100;
		double width = 200;
		double height = 150;
		
		var rect = new Rectangle2D.Double(leftX, topY, width,height);//绘制一个长方形，参数有：左上角坐标，宽，高
		g2.draw(rect);
		
		var ellipse = new Ellipse2D.Double();
		ellipse.setFrame(rect);//以一个长方形为外接矩形绘制一个椭圆
		g2.draw(ellipse);
		
		var line = new Line2D.Double(leftX, topY, leftX + width, topY + height);//绘制一条线段，参数有：起点坐标，终点坐标
		g2.draw(line);
		
		double centerX = rect.getCenterX();
		double centerY = rect.getCenterY();
		double radius = 150;
		var circle = new Ellipse2D.Double();
		circle.setFrameFromCenter(centerX, centerY, centerX + radius, centerY + radius);//通过中点坐标和四角坐标之一绘制图像
		g2.draw(circle);
	}
	
	public Dimension getPerredSize() //覆盖以确定组件的默认大小
	{
     
		return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
	}
}

几个补充说明：

• Rectangle2D.Double() / Rectangle2D.Float() : 我们只需要在屏幕上打印像素，Float的精度完全可以满足我们的需求。但是Java语言不能自动将Double转换为Float，因此2D库的设计者为每一个图形类提供了两个版本：Double版本使用double类型的坐标，更方便；Float版本使用float类型的坐标，能够节省空间。
• Ellipse2D类与Rectangle2D类继承于RectangleShape类，而RectangleShape类又继承于Shape类，Line2D类直接继承于Shape类。

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监听点击事件

任何支持GUI的操作环境都需要和用户进行互动，换一种说法，操作环境必须要不断地监视按键与鼠标点击的事件。
若有相关事件的发生，操作环境会将其报告给程序，程序在做出相应的动作。
先解释以下几个名词：

1. 事件源： 譬如一个按钮，一个滑动条等等，事件源可以装载一个事件监听器。
2. 监听器接口（ActionListener）：定义一个监听器类必须实现监听器接口，重写接口中的actionPerformed函数，函数体为事件源接收到事件（譬如点击）时的响应。
3. 事件监听器： 实现了监听器接口的类。它的对象可以装载入事件源，用来监听一个事件是否发生。

具体操作过程如下：

1. 生成事件源（这里以按钮Button为例）
2. 生成一个面板（Panel）
3. 将事件源添加到面板里面
4. 将面板添加到窗体中
5. 定义事件监听器的类（必须实现监听器接口ActionListener），类中必须覆盖actionPerformed方法。
6. 生成事件监听器
7. 将监听器添加到事件源当中

package button;

import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;

public class ButtonFrame extends JFrame{
     
	private JPanel buttonPanel;
	private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
	private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
	
	public ButtonFrame()
	{
     
		setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
	//1.生成事件源
		var yellowButton = new JButton("Yellow");
		var blueButton = new JButton("Blue");
		var redButton = new JButton("Red");
	//2.生成一个面板
		buttonPanel = new JPanel();
	//3.将事件源添加至面板当中
		buttonPanel.add(yellowButton);
		buttonPanel.add(blueButton);
		buttonPanel.add(redButton);
	//4.将面板添加到窗体当中
		add(buttonPanel);
	//6.生成一个监听器类 ColorAction（定义在下面）	
		var yellowAction = new ColorAction(Color.YELLOW);
		var blueAction = new ColorAction(Color.BLUE);
		var redAction = new ColorAction(Color.RED);
	//7.将监听器添加到事件源中	
		yellowButton.addActionListener(yellowAction);
		blueButton.addActionListener(blueAction);
		redButton.addActionListener(redAction);
	}
	//5.定义一个监听器类，其中覆盖了actionPerformed方法
	private class ColorAction implements ActionListener
	{
     
		private Color backgroundColor;
		
		public ColorAction(Color c)
		{
     
			backgroundColor = c;
		}
		//必须具有参数ActionEvent
		public void actionPerformed(ActionEvent event)
		{
     
			buttonPanel.setBackground(backgroundColor);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args)
	{
     
		EventQueue.invokeLater(()->
		{
     
			var buttonFrame = new ButtonFrame();
			buttonFrame.setVisible(true);
		});
	}

}

注意：

1. JButton的一个对象，即一个事件源，被添加进了一个事件监听器，因此只要事件源被点击一次，就会创建一个ActionEvent的对象（即调用一次actionPerformed方法）。
2. 一个事件源可以添加多个监听器，这样，事件源被点击一次，所有的actionPerformed方法都会被调用。

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