Java 2D API 入门
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一篇面向Java GUI编程学生的文章。
Java 2D API 入门
本文将重点介绍Java 2D API。在直接深入介绍该API之前，本文将首先介绍Java GUI编程和Applet的一些基本知识，然后详细介绍Java 2D API。在Java中，图形学始于AWT。抽象窗口工具包（AWT）一直并且仍然用于Java语言中创建图形用户界面程序，这些程序可以作为独立应用程序或在浏览器加载时加载的Applet。在AWT推出后，Sun和Netscape联合设计并开发了Swing工具包。Swing被证明是使用“小部件”或组件的应用程序的更强大的GUI机制。下面是一些示例代码。
import javax.swing.*;
public class CheckGrade {
public static void main(String[] args) {
String strScore = JOptionPane.showInputDialog(null, "Enter your grade");
int score = Integer.parseInt(strScore);
String comment;
if ( score >= 60) {
comment = "You have passed";
}else{
comment = "You have failed";
}
JOptionPane.showMessageDialog(null, comment);
}
}
编译它
C:\Sun\SDK\JDK\bin>javac.exe CheckGrade.java
C:\Sun\SDK\JDK\bin>java CheckGrade
几乎所有对JOptionPane类的使用都是对下面所示的静态showXxxDialog方法之一的单行调用。
showConfirmDialog用于询问是/否/取消的确认问题。showInputDialog用于提示输入一些内容。showMessageDialog用于告知用户已发生某事。showOptionDialog是上述三个对话框的统一。
代码解释：JVM以String格式读取每种数据类型，因此如果我们输入一个原始整数类型，那么我们就必须使用类似这样的格式：int x = Integer.parseInt(“Some string”)，因为输入的值是整数，但会被解释为字符串。因此，我们将其从字符串更改为整数。这里，Integer是内置java.lang包中定义的类名，而parseInt()是Integer类中用于将String转换为Integer的方法。if语句的目的是做出决策，并根据布尔值true/false执行程序的部分。
Applet基础
Applet没有作为代码执行起点的main()方法。它们也不会被Java编译器解释。它们由init()方法初始化。与任何Java程序一样，文件名是您声明的类的名称，但该声明的类扩展了定义在java.awt包中的Applet类。下面是一些基本的（可能已过时）Applet代码。请注意，系统会调用paint()方法。还要注意，我们正在绘制线条，并且为了绘制这些线条，我们需要迭代作为Applet维度一部分的变量i。
import java.applet.*;
import java.awt.*;
public class CreateLines extends Applet {
int width, height;
public void init() {
width = getSize().width;
height = getSize().height;
setBackground( Color.black);
}
public void paint( Graphics g ) {
g.setColor( Color.red );
for ( int i = 0; i < 10; ++i ) {
g.drawLine( width, height, i * width / 10, 0 );
}
}
}
必须使用javac.exe编译器编译此代码才能创建类文件。
C:\Sun\SDK\JDK\bin>javac.exe CreateLines.java
C:\Sun\SDK\JDK\bin> type con > somefile.html
输出
<html>
<body>
<applet code="CreateLines.class" width = 400 height = 400></applet>
</body>
<html>
现在，输入somefile.html。
要查看Applet的强大功能，本文作者建议您参考http://www.echoecho.com。该网页有一个令人惊叹的Applet及其对应的类文件可供下载。只需确保将图像文件、HTML文件和类文件保存在同一个工作目录中。
Java 2D API概述
在Java 1.2及更高版本中，paintComponent方法会提供一个Graphics2D对象（Graphics的子类），该对象包含更丰富的一系列绘图操作。它包括笔的宽度、虚线、图像和渐变色填充模式、任意本地字体的使用、浮点坐标系统以及许多坐标变换操作。Java 2D API为程序员提供了先进的二维图形功能。该API包含了在java.awt、java.awt.image、java.awt.color、java.awt.font、java.awt.geom、java.awt.print和java.awt.image.renderable包中处理线条、文本和图像的功能。使用Java 2D API进行绘图需要一个Graphics2D引用（java.awt包）。Graphics2D是Graphics类的抽象子类，因此它拥有前面提到的所有图形功能。事实上，用于在每个paintComponent方法中绘图的实际对象是Graphics2D子类的实例，该实例被传递给paintComponent方法，并通过超类Graphics进行访问。要访问Graphics2D功能，我们必须将传递给paintComponent的Graphics引用（g）转换为Graphics2D引用，使用如下语句：
//Cast the Graphics object to a Graphics2D object
public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;
g2d.doSomework(...);
...
}
创建Shape对象
Rectangle2D.Double rect = ...;Ellipse2D.Double ellipse = ...;Polygon poly = ...;GeneralPath path = ...;- ...
绘制Shape的轮廓或实心版本
g2d.draw(someShape);g2d.fill(someShape);
使用以下方法之一修改绘图参数。
g2d.setPaint(fillColorOrPattern);g2d.setStroke(penThicknessOrPattern);g2d.setComposite(someAlphaComposite);g2d.setFont(someFont);g2d.translate(...);g2d.rotate(...);g2d.scale(...);g2d.shear(...);g2d.setTransform(someAffineTransform);Rectangle2D.Double rect = ...;Ellipse2D.Double ellipse = ...;Polygon poly = ...;GeneralPath path = ...;
绘制Shape的轮廓或实心版本
g2d.draw(someShape);g2d.fill(someShape);
修改绘图参数
g2d.setPaint(fillColorOrPattern);g2d.setStroke(penThicknessOrPattern);g2d.setComposite(someAlphaComposite);g2d.setFont(someFont);g2d.translate(...);g2d.rotate(...);g2d.scale(...);g2d.shear(...);g2d.setTransform(someAffineTransform);
此示例将绘制一个在窗口内的椭圆。暗色椭圆包含在一个窗口或容器内，最顶层的称为JFrame。下面是主文件，请注意，在main()方法中包含了一个名为OSTools的未定义类。因此，Example.java文件依赖于类文件OSTools.java。查看OSTools.java可知，OSTools依赖于ExitListener.java文件。OSTools.java和ExitListener.java仅编译成字节码以使其类文件充当应用程序的“蓝图”。这是主文件，Example.java。
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;
public class Example extends JPanel {
private Ellipse2D.Double circle =
new Ellipse2D.Double(10, 10, 350, 350);
private Rectangle2D.Double square =
new Rectangle2D.Double(10, 10, 350, 350);
public void paintComponent(Graphics g) {
clear(g);
Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;
g2d.fill(circle);
g2d.draw(square);
}
protected void clear(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
}
protected Ellipse2D.Double getCircle() {
return(circle);
}
public static void main(String[] args) {
OSTools.openInJFrame(new Example(), 380, 400);
}
}
我们看到了OSTools类，并知道它没有在任何导入的包中定义。这是一个类文件，必须将其源代码编译成类文件。回想一下，Swing中最顶层的容器（或窗口）是JFrame。然而，如果没有在JFrame上添加组件，它将只是一个空白的用户界面。JPanel被称为内容窗格，我们将组件放在窗口上。
import java.awt.*;
public class OSTools {
public static JFrame openInJFrame(Container content,
int width,
int height,
String title,
Color bgColor) {
JFrame frame = new JFrame(title);
frame.setBackground(bgColor);
content.setBackground(bgColor);
frame.setSize(width, height);
frame.setContentPane(content);
frame.addWindowListener(new ExitListener());
frame.setVisible(true);
return(frame);
}
public static JFrame openInJFrame(Container content,
int width,
int height,
String title) {
return(openInJFrame(content, width, height, title, Color.white));
}
public static JFrame openInJFrame(Container content,
int width,
int height) {
return(openInJFrame(content, width, height,
content.getClass().getName(),
Color.white));
}
}
请注意，创建了一个新的ExitListener对象，这意味着我们必须定义该类。
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
public class ExitListener extends WindowAdapter {
public void windowClosing(WindowEvent event) {
System.exit(0);
}
}
编译类文件和主文件会产生此图像。
透明绘图
Java 2D允许您为绘图操作分配透明度（Alpha）值，以便在绘制形状或图像时，底层图形会部分显示出来。您可以通过创建一个AlphaComposite对象，然后将AlphaComposite对象传递给Graphics2D对象的setComposite方法来设置透明度。通过调用AlphaComposite.getInstance来创建AlphaComposite。AlphaComposite API提供了八种内置混合规则，但通常用于设置透明度绘图的是AlphaComposite.SRC_OVER，这是一种源叠底混合规则，它将源（形状）叠放在目标（背景）之上。Alpha值可以从0.0f（完全透明）到1.0f（完全不透明）不等。部分重叠是一个红色正方形，在最左侧以初始alpha值为0.0f绘制。红色正方形在面板上以新的位置重复绘制，alpha值逐渐增加，步长为0.1f，直到最右侧达到完全不透明，alpha值为1.0f。
以下是一些演示此示例的代码。同样，此主文件依赖于OSTools.java类文件。
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
public class Transparent extends JPanel {
private static int gap=10, width=60, offset=20,
deltaX=gap+width+offset;
private Rectangle
blueSquare = new Rectangle(gap+offset, gap+offset, width,
width),
redSquare = new Rectangle(gap, gap, width, width);
private AlphaComposite makeComposite(float alpha) {
int type = AlphaComposite.SRC_OVER;
return(AlphaComposite.getInstance(type, alpha));
}
private void drawSquares(Graphics2D g2d, float alpha) {
Composite originalComposite = g2d.getComposite();
g2d.setPaint(Color.blue);
g2d.fill(blueSquare);
g2d.setComposite(makeComposite(alpha));
g2d.setPaint(Color.red);
g2d.fill(redSquare);
g2d.setComposite(originalComposite);
}
public void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;
for(int i=0; i<11; i++) {
drawSquares(g2d, i*0.1F);
g2d.translate(deltaX, 0);
}
}
public static void main(String[] args) {
String title = "Transparency example: alpha of the top " +
"(red) square ranges from 0.0 at the left " +
"to 1.0 at the right. Bottom (blue) square " +
"is opaque.";
OSTools.openInJFrame(new Transparent(),
11*deltaX + 2*gap,
deltaX + 3*gap,
title, Color.lightGray);
}
}
推荐阅读
- David J. Eck 著《Java编程入门》
- Bruce Eckel 著《Java编程思想》