Java Graphics2D 使用详解

Java Graphics2D 使用详解   Java 2D - How the Graphics2D Class Renders

正如我们在前面提到的，我们可以对Graphics2D类进行多项设置。实际上，渲染引擎在绘制Graphics2D图形前会查看 7个主要的属性： Paint Stroke Font Transformation Clipping space Rendering hints Compositing rule 让我们逐一讲解： Paint 新的paint可以同时作用在边线和填充上了。Graphics2D类可以用 setPaint()和getPaint()方法配制paint属性：       g2.setPaint(java.awt.Paint paint);      Paint paint = g2.getPaint();paint可以是单色，渐变和图案。任何paint都需要实现java.awt.Paint接口。 Java 2D类库中有三个类你应该感到熟悉： java.awt.Color: Java 2D使用同样的常量。因为Color类实现了java.awt.Paint接口，所有的Color对象都是Paint对象。 java.awt.GradientPaint: 这个类用颜色渐变填充一个区域。构造函数制定比例和颜色。图形引擎会从第一个点到第二个点之 间线性变化两个颜色。我们还可以指定颜色图案是否允许重复。 java.awt.TexturePaint: 这个类平铺一个图像来填充图形。构造函数接收一个 java.awt.image.BufferedImage和一个Rectangle2D，把图像影射到矩形里，然后平铺矩形。 图3 显示java.awt.GradientPaint和java.awt.TexturePaint的实例。 图 3. GradientPaint 和 TexturePaint 建立一个BufferedImage来保存图像相对是更直接的方法。在 BufferedImage的构造函数里制定长，宽，高，类型为BufferedImage.TYPE_INT_RGB，然后调用 createGraphics()方法得到一个Graphics2D。 如果要用图片的话就需要更多的步骤。首先，从一个图片文件里读入Image对象，用 MediaTracker保证图片完全读入，然后建立和Image对象等宽高的空BufferedImage对象。通过createGraphics() 方法得到Graphics2D对象，最后把Image对象加载到bufferedImage里。 Stroke 描边决定着图形或文字的轮廓。通过setStroke()方法定义描边：:       g2.setStroke(java.awt.Stroke stroke);      java.awt.Stroke stroke = g2.getStroke();在Java 2D出现以前，java.awt.Graphics的描绘方法产生一个1像素宽的实线边。Java 2D API给你更灵活的描边选择。边缘即可以是粗细不等的实线，也可以是等宽点线。 setStroke()方法的参数必须实现java.awt.Stroke接口。现在 java.awt.BasicStroke类是唯一实现的类。下面是BasicStroke的构造函数： BasicStroke(): 这个构造建立一个1单位宽的描边。端点样式是默认的CAP_SQUARE，默认接头样式是默 认的 JOIN_MITER。 BasicStroke(float penWidth): 指定线宽，端点样式使用默认的CAP_SQUARE，默认接头样式使用默认的 JOIN_MITER。 BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle): 指定线宽，端点样式和接头样式。 BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle, float miterLimit): 基本同上，但可以设置拼接连接的延长度，默认是10。 BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle, float miterLimit, float[] dashPattern, float dashOffset): 这个构造可以通过一个表明[透明,不透明的]数组，建立点线轮廓。offset是点线的起始 位置，一般是0,0。 正如这5个构造函数所示，BasicStroke类允许设定端点样式。型如下： java.awt.BasicStroke.CAP_BUTT: 端点直接切断。 java.awt.BasicStroke.CAP_ROUND: 以线宽为直径的圆形端点。 java.awt.BasicStroke.CAP_SQUARE: 半线宽单位延伸的方块端点。 BasicStroke 还可以指定端点的连接样式，斜角，拼接和圆角： java.awt.BasicStroke.JOIN_BEVEL: 用直线连接两条线的外角。 java.awt.BasicStroke.JOIN_MITER: 延伸外角直至两线相接。 java.awt.BasicStroke.JOIN_ROUND: 半线宽单位的圆形封顶。 图 4 是以上各个选项的效果。 图 4. BasicStroke 的 Cap 和 Join 选项。 下面的例子用BasicStroke生成点线： Stroke stroke = new BasicStroke(5.0f ,                   // 线宽                                 BasicStroke.CAP_ROUND,   // 端点                                 BasicStroke.JOIN_MITER, // 接头                                 15.0f,                   // 拼接限制                                 new float[] {10.0,10.0} // 点线图案                                 5.0);                    // 定位 我们再看一下最后三个属性： 拼接限制可以避免当两条线以JOIN_MITER连接且角度很小的时候，延伸的很夸张。点线 图案是一个浮点数组，第一个是实线的长度，第二个是间断的长度。不断重复描绘实线和间断实现点线效果。最后的定位设置了位移，即线的起始点。 Font 所有的文本都使用能表现文字的样式图形渲染。当前的字体决定了字体的形状。使用继承自 java.awt.Graphics的getFont()方法和setFont()方法来操纵字体。尽管设置字体相对简单的工作，Java 2D还是为文本描绘提供了丰富的选线。本文的后续版本会深度讨论这个问题。 Transformation 图形在渲染前可能会进行一步或多步的变形。简单而言就是图形可能被移动，旋转或拉伸。可以通 过setTransform()方法设置当前的变形：      g2.setTransform(java.awt.geom.AffineTransform transform);     AffineTransform transform = g2.getTransform();Graphics2D类提供许多方便的方法帮助实现变形。      public void rotate(double theta);     public void rotate(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY);     public void scale(double scaleX, double scaleY);     public void shear(double shearX, double shearY);     public void translate(double translateX, double translateY);     public void transform(AffineTransform transform);同样，你也可以直接操纵数字矩阵来实现复杂变形。这要比使用基本的变换，旋转，缩放，倾斜变形等复杂的多。更多关于线性代数的知识 超出了本文的讨论范围，在Java 2D API里会对此有说明。一旦你熟悉了这些概念，它们可以有效地帮你实现变形。 java.awt.AffineTransform类提供了大量的变形控制，可以唯一可实现 和上文提到的矩阵能实现的复杂变形的类。通过AffineTransform类的静态方法可以得到一个AffineTransform对象，如 AffineTransform.getRotateInstance(....)，或 AffineTransform.getShearInstance(...)，或者不带参的构造函数创建单位变形。    AffineTransform newTransformation = new AffineTransform();单位变形包含一个单位矩阵，该矩阵保留原始矢量且不可被操作变形。可以用下面的方法修改变形行为：      public void rotate(double theta);     public void rotate(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY);     public void scale(double scaleX, double scaleY);     public void shear(double shearX, double shearY);     public void translate(double translateX, double translateY);此外，用下面的方法可以重值单位变形。setToIdentity()方法是个例外，它执行了一个简单变形。      public void setToIdentity();          public void setToRotation(double theta);     public void setToRotation(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY);     public void setToScale(double scaleX, double scaleY);     public void setToShear(double shearX, double shearY);     public void setToTranslation(double translateX, double translateY);你还可以连接或预连接其他AffineTransform类。这样不仅仅是精确控制变形顺序，而是创建了变形序列（例如变换 ->旋转->变换->缩放...）。使用下面的方法连接或预连接：      public void concatenate(AffineTransform transform);     public void preConcatenate(AffineTransform transform); Clipping Space 如果渲染操作在当前的剪辑空间外，则任何像素不会被改变。当前默认的剪辑空间是null，即 修改整个图像表层。可以用setClip()方法设置当前的剪辑空间，该方法继承自java.awt.Graphics：      g2.setClip(Shape clip);     g2.setClip(int x, int y, int width, int height);     Shape clip = g2.getClip();此外，Graphics2D类提供了chip()方法，可以把传入的图形和当前剪辑空间的交集设置为新的剪辑空间。      g2.clip(Shape s);图形既可能是矩形之类的简单图形，也可能是字母数字之类的复杂图形。通过剪辑，可以选择或排出会受影响的像素。 Rendering Hints Rendering hints是Graphics2D对象描绘基本类型时使用的各种描绘方法。如先前使用的抗锯齿hint。这些hints被封装在 java.awt.RenderingHints类中。由于使用Java 2D API会比旧的AWT涉及更多的计算，设计师默认禁止了一部分特性以提高性能。两个最常用的设置是抗锯齿（混合锯齿柔滑锯齿线）和高质量渲染，如下：       RenderingHints renderHints =        new RenderingHints(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,                           RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);      renderHints.put(RenderingHints.KEY_RENDERING,                      RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);      ...      public void paintComponent(Graphics g) {        super.paintComponent(g);        Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;        g2d.setRenderingHints(renderHints);        ...      } 其他渲染hints适用在不同的环境下。如缩放图片时，为KEY_INTERPOLATION使用 VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR。请查阅本类的Javadoc，详细了解各个选项所适用的环境。 Compositing Rule 组合规则决定图形之间颜色的相互影响。例如图片或图形的不透明度属于整个分类。以下方法可以 得到组合规则：     g2.setComposite(java.awt.Composite composite);     Composite composite = g2.getComposite();Java 2D允许分配透明(alpha)值，以便底层的图形可以显示出来。通常我们会创建一个java.awt.AlphaComposite对象，然后传入 setComposite()方法的实现。 通常，用AlphaComposite.getInstance()方法，配合一定的混合规 则和透明度值，创建AlphaComposite对象。Java 2D内建了一些符合 Porter-Duff 组合规则的混合规则。但在处理不透明时，通常会使用AlphaComposite.SRC_OVER。透明值由透明到不透明是在0.0和1.0之间。下面 是完整的列表：      AlphaComposite.CLEAR   - 交集部分的颜色和透明被清除。     AlphaComposite.DST   - 目标未修改。     AlphaComposite.DST_ATOP   - 目标和源重叠的部分组合在源上。     AlphaComposite.DST_IN   - 显示目标和源重叠的部分。     AlphaComposite.DST_OUT   -显示目标没有和源重叠的部分。     AlphaComposite.DST_OVER   - 目标覆盖在源之上。     AlphaComposite.SRC   - 源复制给目标。     AlphaComposite.SRC_ATOP   - 源和目标重叠的部分组合在目标上。     AlphaComposite.SRC_IN   - 显示源和目标重叠的部分。     AlphaComposite.SRC_OUT   - 显示源没有和目标重叠的部分。     AlphaComposite.SRC_OVER   - 源覆盖在目标之上。图 5 是几个常用选项的图形效果。 图 5. Alpha Composite的常用选项。