Java图像编程之：Graphics2D
一、介绍
1、Java图像编程的核心类
- BufferedImage：用于表示图像的类，可以进行像素级的操作。
- Image：表示图像的抽象类，是所有图像类的基类。
- ImageIcon：用于显示图像的类，可以将图像嵌入到Swing组件中。
- ImageIO：用于读取和写入图像文件的类。
- Graphics：用于进行图像绘制操作的抽象类，可以绘制直线、矩形、椭圆等图形。
- Graphics2D：继承自Graphics类，提供了更多的绘制方法和功能，可以进行更高级的图像绘制操作。
- Color：用于表示颜色的类，可以设置图像的颜色。
- Font：用于表示字体的类，可以设置图像的字体样式。
2、Graphics2D介绍
java.awt.Graphics2D 是 Java 编程语言中的一个类，它是java.awt.Graphics类的子类。它提供了一系列用于绘制图形和处理图形操作的方法。Graphics2D 类是 Java 2D API 的一部分，它允许开发人员在图形界面应用程序中创建复杂的图形和图像效果。
Graphics2D 类提供了一些强大的绘图功能，如绘制线条、矩形、椭圆、多边形等。它还支持图像的平移、旋转、缩放和剪切等变换操作。此外，Graphics2D 还可以设置绘图属性，如颜色、字体和渐变等，以实现更丰富的图形效果。
要使用 Graphics2D 类，您需要先创建一个 Graphics2D 对象。通常，您可以通过调用 java.awt.Graphics 类的 create 方法来获取 Graphics2D 对象。一旦获取了 Graphics2D 对象，您就可以使用它的方法来绘制和操作图形。
例如，您可以使用 Graphics2D 的 drawLine 方法绘制一条直线，使用 drawRect 方法绘制一个矩形，使用 drawOval 方法绘制一个椭圆等等。除了基本形状，您还可以使用 Graphics2D 的 fill 方法来填充图形内部，以创建实心的图形效果。
Graphics2D 类还支持文本绘制功能。您可以使用 drawString 方法在图形上绘制文本，并通过设置字体、颜色等属性来调整文本的外观。
总之，Graphics2D 类提供了丰富的图形绘制和操作功能，使开发人员能够创建各种各样的图形效果。无论是绘制简单的图形还是实现复杂的图像处理，Graphics2D 都是一个强大而灵活的工具。
3、Graphics2D 和 Graphics的区别
java.awt.Graphics2D 和 java.awt.Graphics 是 Java AWT（Abstract Window Toolkit）中用于图形绘制的两个类，它们之间有以下区别：
-
继承关系： java.awt.Graphics2D 是 java.awt.Graphics 的子类。因此，Graphics2D 继承了 Graphics 类的所有方法，并且还添加了一些额外的方法和功能。
-
功能和方法：
- java.awt.Graphics 提供了一些基本的绘图方法，如绘制线条、矩形、椭圆等。它的方法相对较少，功能相对有限。
- java.awt.Graphics2D 是 Graphics 类的扩展，提供了更多的绘图功能和方法。它支持更复杂的图形操作，如图形变换（平移、旋转、缩放和剪切）、设置绘图属性（颜色、字体、渐变等）以及绘制复杂的图形效果（如渐变填充、阴影效果等）。此外，Graphics2D 还支持文本绘制功能。
-
对象获取：
- 对于 Graphics 类，可以通过组件的 paint 方法中的参数获取 Graphics 对象，如 paint(Graphics g)。
- 要获取 Graphics2D 对象，通常可以通过强制类型转换将 Graphics 对象转换为 Graphics2D 对象，如 Graphics2D g2d = (Graphics2D) g。
-
用途：
- Graphics 类主要用于简单的图形绘制，适用于一些简单的绘图需求。
- Graphics2D 类提供了更强大和灵活的绘图功能，适用于需要进行复杂图形操作和绘制高级图形效果的场景。
综上所述，java.awt.Graphics2D 是对 java.awt.Graphics 的扩展，提供了更多的绘图功能和方法，使开发人员能够创建更复杂、更丰富的图形效果。在需要进行复杂图形操作和绘制高级图形效果的情况下，推荐使用 Graphics2D 类。
4、和Graphics2D配套使用的类
Graphics2D 类是 Java 2D API 中的核心类，它提供了丰富的图形绘制和操作功能。下面是一些与 Graphics2D 配套使用的主要类：
- java.awt.Color：用于表示颜色，可以通过 Graphics2D 的 setColor 方法设置绘图颜色。
- java.awt.Font：用于表示字体，可以通过 Graphics2D 的 setFont 方法设置绘图字体。
- java.awt.Stroke：用于表示线条样式，可以通过 Graphics2D 的 setStroke 方法设置绘图线条样式。
- java.awt.GradientPaint：用于表示渐变颜色，可以创建渐变效果的绘图颜色。
- java.awt.TexturePaint：用于表示纹理颜色，可以使用纹理图像作为绘图颜色。
- java.awt.Shape：用于表示图形形状，如线条、矩形、椭圆等。Graphics2D 的绘图方法通常会接受 Shape 对象作为参数进行绘制。
- java.awt.image.BufferedImage：用于表示图像，可以通过 Graphics2D 的 drawImage 方法绘制图像。
- java.awt.geom 包：提供了一系列几何形状类，如 Line2D、Rectangle2D、Ellipse2D （都是Shape子类）等，可以与 Graphics2D 配合使用来绘制更复杂的图形。
- java.awt.font 包：提供了字体相关的类，如 FontRenderContext、GlyphVector 等，可以用于绘制文本和处理字体渲染。
这些类是 Graphics2D 的配套类，可以与 Graphics2D 一起使用来实现各种各样的图形绘制和效果。通过组合使用这些类，您可以创建出丰富多样的图形界面应用程序。
java.awt.Shape 主要有以下子类：
| 子类 | 中文说明 |
|---|---|
| java.awt.Rectangle | 矩形 |
| java.awt.Polygon | 多边形 |
| java.awt.Ellipse | 椭圆 |
| java.awt.Arc | 弧 |
| java.awt.Line2D | 直线 |
| java.awt.CubicCurve2D | 三次贝塞尔曲线 |
| java.awt.QuadCurve2D | 二次贝塞尔曲线 |
| java.awt.Arc2D | 弧形 |
| java.awt.Area | 区域 |
| java.awt.Path2D | 路径 |
| java.awt.geom.RoundRectangle2D | 圆角矩形 |
| java.awt.geom.GeneralPath | 通用路径 |
| java.awt.geom.PathIterator | 路径迭代器 |
| java.awt.geom.FlatteningPathIterator | 平坦化路径迭代器 |
| java.awt.font.TextLayout | 文本布局 |
| java.awt.font.GlyphVector | 字形向量 |
| java.awt.font.ShapeGraphicAttribute | 形状图形属性 |
5、java.awt.Graphics2D的核心方法
下表列出了 java.awt.Graphics2D 类的一些主要方法及其功能：
| 方法名称 | 功能描述 |
|---|---|
| void draw(Shape s) | 绘制指定形状的轮廓 |
| void fill(Shape s) | 填充指定形状的区域 |
| void drawString(String str, int x, int y) | 在给定坐标位置绘制指定字符串 |
| void setPaint(Paint paint) | 设置绘图用的颜色或渐变 |
| void setStroke(Stroke s) | 设置绘图用的线条样式 |
| void setFont(Font font) | 设置绘图用的字体 |
| void setRenderingHint(RenderingHints.Key hintKey, Object hintValue) | 设置绘图渲染提示，如抗锯齿、图像质量等 |
| void translate(int x, int y) | 将坐标系统平移指定的距离 |
| void rotate(double theta) | 将坐标系统旋转指定的角度 |
| void scale(double sx, double sy) | 将坐标系统按指定的比例缩放 |
| void clip(Shape s) | 设置绘图剪切区域，只有在剪切区域内的图形才会被绘制 |
| void drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer) | 绘制指定图像到指定坐标位置 |
二、代码示例
以下通过示例代码，演示几个主要的方法使用。
注意：原点坐标是左上角，x轴向右增加，y轴向下增加
ImageUtil工具类
public class ImageUtil {
public static BufferedImage createImage() {
int imageWidth = 500;
int imageHeight = 500;
return new BufferedImage(imageWidth, imageHeight, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);
}
/**
* 将图片保存到指定位置
*/
public static void saveImage2File(BufferedImage image, String fileLocation, String fileName) {
try {
File file = new File(fileLocation);
if (!file.exists()) {
file.mkdir();
}
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileLocation + fileName);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
ImageIO.write(image, "png", fos);
bos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
1、常用示例
public static void test() {
BufferedImage bufferedImage = ImageUtil.createImage();
Graphics2D g = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();
//抗锯齿
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//高质量
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//设置浅灰色，并绘制背景
g.setColor(new Color(0XEEEEEE));
g.fillRect(0,0,500,500);
//设置笔画
BasicStroke stroke = new BasicStroke(10);
g.setStroke(stroke);
g.setColor(Color.pink);
//画线
Line2D line = new Line2D.Float(0, 0, 200, 300);
g.draw(line);
//设置渐变填充
GradientPaint gt = new GradientPaint(0, 0, Color.green, 50, 30, Color.blue, true);
g.setPaint(gt);
//画矩形
Rectangle2D rect = new Rectangle2D.Float(80, 80, 100, 100);
g.draw(rect);
g.setColor(Color.pink);
// 填充矩形
rect = new Rectangle2D.Float(275, 275, 50, 50);
g.fill(rect);
//画椭圆
Ellipse2D ellipse = new Ellipse2D.Float(120, 120, 100, 120);
g.draw(ellipse);
// 设置渐变色
gt = new GradientPaint(0, 0, Color.red, 30, 30, Color.yellow, true);
g.setPaint(gt);
// 画圆
ellipse = new Ellipse2D.Float(240, 240, 120, 120);
g.draw(ellipse);
ImageUtil.saveImage2File(bufferedImage, "d:/temp/image/", "g2d_001.png");
}
2、绘制圆弧
/**
* 圆弧
*/
public static void arc2D() {
BufferedImage bufferedImage = ImageUtil.createImage();
Graphics2D g = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();
//抗锯齿
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//高质量
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//设置浅灰色，并绘制背景
g.setColor(new Color(0XEEEEEE));
g.fillRect(0,0,500,500);
//设置笔画
BasicStroke stroke = new BasicStroke(5);
g.setStroke(stroke);
g.setColor(Color.pink);
// x、y 绘制的左上角坐标，w、h 宽、高，start 开始的角度，extent 绘制的总角度，绘制角度从右到左计算
// type 可选值：Arc2D.OPEN 开放，Arc2D.CHORD 闭合，Arc2D.PIE 饼图
Arc2D arc1 = new Arc2D.Double(100, 20, 100, 100, 5, 180, Arc2D.OPEN);
g.draw(arc1);
g.setColor(Color.green);
Arc2D arc2 = new Arc2D.Double(100, 120, 100, 100, 0, 180, Arc2D.CHORD);
g.draw(arc2);
g.setColor(Color.blue);
Arc2D arc3 = new Arc2D.Double(100, 180, 100, 100, 0, 270, Arc2D.PIE);
g.draw(arc3);
g.setColor(Color.orange);
arc3 = new Arc2D.Double(100, 300, 100, 100, 0, 270, Arc2D.CHORD);
g.draw(arc3);
ImageUtil.saveImage2File(bufferedImage, "d:/temp/image/", "arc.png");
}
3、绘制曲线
public static void curver2D() {
BufferedImage bufferedImage = ImageUtil.createImage();
Graphics2D g = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();
//抗锯齿
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//高质量
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//设置浅灰色，并绘制背景
g.setColor(new Color(0XEEEEEE));
g.fillRect(0,0,500,500);
//设置笔画
BasicStroke stroke = new BasicStroke(5);
g.setStroke(stroke);
// 二次曲线
// x1,y1 起点坐标，ctrlx X轴控制点，ctrly Y轴控制点，x2,y2 终点坐标，
QuadCurve2D q1 = new QuadCurve2D.Double(20,20,100,100,200,20);
QuadCurve2D q2 = new QuadCurve2D.Double(20,30,100,100,30,200);
g.setColor(Color.pink);
g.draw(q1);
g.draw(q2);
// 三次曲线
CubicCurve2D c1 = new CubicCurve2D.Double(50, 200, 150, 100, 200, 300, 300, 200);
CubicCurve2D c2 = new CubicCurve2D.Double(300, 220, 200, 300, 400, 400, 300, 450);
g.setColor(Color.green);
g.draw(c1);
g.draw(c2);
ImageUtil.saveImage2File(bufferedImage, "d:/temp/image/", "curver2D.png");
}
4、绘制通用路径
/**
* 通用路径
*/
public static void generalPath() {
BufferedImage bufferedImage = ImageUtil.createImage();
Graphics2D g = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();
//抗锯齿
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//高质量
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//设置浅灰色，并绘制背景
g.setColor(new Color(0XEEEEEE));
g.fillRect(0,0,500,500);
//设置笔画
BasicStroke stroke = new BasicStroke(10);
g.setStroke(stroke);
g.setColor(Color.pink);
//画几何图形
GeneralPath path = new GeneralPath();
// 移动坐标到 150,0
path.moveTo(150, 0);
// 画线到 150,150
path.lineTo(150,150);
// 画曲线，三点链接，
path.curveTo(250, 150, 300, 200, 150, 300);
// 画曲线，三点链接，
path.curveTo(50, 350, 150, 400, 250, 450);
g.draw(path);
ImageUtil.saveImage2File(bufferedImage, "d:/temp/image/", "generalPath.png");
}
5、绘制文本
public static void text() {
BufferedImage bufferedImage = ImageUtil.createImage();
Graphics2D g = (Graphics2D) bufferedImage.getGraphics();
//抗锯齿
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//高质量
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
//设置浅灰色，并绘制背景
g.setColor(new Color(0XEEEEEE));
g.fillRect(0, 0, 500, 500);
//设置笔画
BasicStroke stroke = new BasicStroke(2);
g.setStroke(stroke);
g.setColor(Color.pink);
FontRenderContext frc = g.getFontRenderContext();
//设置字体
Font font1 = new Font("黑体", Font.BOLD, 36);
String str = "文本绘制标题测试";
//构造文本布局
TextLayout layout = new TextLayout(str, font1, frc);
Point2D loc = new Point2D.Float(20, 50);
//绘制文本
layout.draw(g, (float) loc.getX(), (float) loc.getY());
//设置边框
Rectangle2D bounds = layout.getBounds();
bounds.setRect(bounds.getX() + loc.getX(),
bounds.getY() + loc.getY(),
bounds.getWidth(),
bounds.getHeight());
g.draw(bounds);
//绘制另一行文字
Font font2 = new Font("微软雅黑", Font.BOLD, 24);
String str2 = "文本绘制子标题Java图像";
TextLayout layout2 = new TextLayout(str2, font2, frc);
g.setColor(Color.gray);
layout2.draw(g, 20, 180);
ImageUtil.saveImage2File(bufferedImage, "d:/temp/image/", "text.png");
}
