一、Java图形用户界面(gui)介绍

1、Java GUI简介

  图形用户界面(Graphics User Interface，GUI)是用户与程序交互的窗口，比命令行的界面更加直观并且更好操作。

2、AWT和Swing的区别与联系

  AWT和Swing都是java中的包。
  AWT(Abstract Window Toolkit)：抽象窗口工具包，早期编写图形界面应用程序的包。
  Swing：为解决 AWT 存在的问题而新开发的图形界面包。Swing是对AWT的改良和扩展。
  AWT和Swing的实现原理不同：
  AWT的图形函数与操作系统提供的图形函数有着一一对应的关系。也就是说，当我们利用 AWT构件图形用户界面的时候，实际上是在利用操作系统的图形库。
  不同的操作系统其图形库的功能可能不一样，在一个平台上存在的功能在另外一个平台上则可能不存在。为了实现Java语言所宣称的"一次编译，到处运行"的概念，AWT不得不通过牺牲功能来实现平台无关性。因此，AWT 的图形功能是各操作系统图形功能的“交集”。
  因为AWT是依靠本地方法来实现功能的，所以AWT控件称为“重量级控件”。
  而Swing，不仅提供了AWT 的所有功能，还用纯粹的Java代码对AWT的功能进行了大幅度的扩充。例如：并不是所有的操作系统都提供了对树形控件的支持，Swing则利用了AWT中所提供的基本作图方法模拟了一个树形控件。
  由于 Swing是用纯粹的Java代码来实现的，因此Swing控件在各平台通用。因为Swing不使用本地方法，故Swing控件称为“轻量级控件”。
  AWT和Swing之间的区别：
  1)、AWT 是基于本地方法的C/C++程序，其运行速度比较快；Swing是基于AWT的Java程序，其运行速度比较慢。
  2)、AWT的控件在不同的平台可能表现不同，而Swing在所有平台表现一致。
  在实际应用中，应该使用AWT还是Swing取决于应用程序所部署的平台类型。例如：
  1)、对于一个嵌入式应用，目标平台的硬件资源往往非常有限，而应用程序的运行速度又是项目中至关重要的因素。在这种矛盾的情况下，简单而高效的AWT当然成了嵌入式Java的第一选择。
  2)、在普通的基于PC或者是工作站的标准Java应用中，硬件资源对应用程序所造成的限制往往不是项目中的关键因素。所以在标准版的Java中则提倡使用Swing，也就是通过牺牲速度来实现应用程序的功能。
  在java中，AWT包的名称是java.awt，Swing包的名称是javax.swing。

二、Swing的基本使用

1、几个常用的组件

  1、文本框（JTextField）
  2、密码框（JPasswordField）
  3、标签（JLable）
  4、复选框组件（JCheckBox）
  5、单选框组件（JRadioButton）：同一组单选按钮必须先创建ButtonGroup，然后把单选框组件放入到ButtonGroup中。

2、Java布局管理

  Java为我们提供了几个常用的布局管理器类，例如：FlowLayout、BorderLayout、GridLayout、GridBagLayout等。
  1、java.awt FlowLayout（流布局） 将组件按从左到右而后从上到下的顺序依次排列，一行不能放完则折到下一行继续放置。流式布局可以以左对齐、居中对齐、右对齐的方式排列组件。

import java.awt.BorderLayout;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;

public class MultiLayout extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    // 定义组件
    JPanel jp1, jp2;
    JButton jb1, jb2, jb3, jb4, jb5, jb6;

    public static void main(String[] args) {
        new MultiLayout();
    }

    public MultiLayout() {
        // 创建组件
        // JPanel布局默认是FlowLayout流布局
        jp1 = new JPanel();
        jp2 = new JPanel();

        jb1 = new JButton("西瓜");
        jb2 = new JButton("苹果");
        jb3 = new JButton("荔枝");
        jb4 = new JButton("葡萄");
        jb5 = new JButton("桔子");
        jb6 = new JButton("香蕉");

        // 设置布局管理器(Jpanel默认流布局)
        jp1.add(jb1);
        jp1.add(jb2);
        jp2.add(jb3);
        jp2.add(jb4);
        jp2.add(jb5);

        // 把Panel加入JFrame
        this.add(jp1, BorderLayout.NORTH);
        this.add(jb6, BorderLayout.CENTER);
        this.add(jp2, BorderLayout.SOUTH);

        // 设置窗体
        // 窗体大小
        this.setSize(300, 250);
        // 屏幕显示初始位置
        this.setLocation(200, 200);
        // 显示
        this.setVisible(true);
        // 退出窗体后将JFrame同时关闭
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}

  5、 GroupLayout（分组布局） ，它将组件按层次分组，以决定它们在 Container 中的位置。GroupLayout 主要供生成器使用，但也可以手工编码。分组由 Group 类的实例来完成。GroupLayout 支持两种组。串行组 (sequential group) 按顺序一个接一个地放置其子元素。并行组 (parallel group)能够以四种方式对齐其子元素。
  每个组可以包含任意数量的元素，其中元素有 Group、Component 或间隙 (gap)。间隙可被视为一个具有最小大小、首选大小和最大大小的不可见组件。此外，GroupLayout 还支持其值取自 LayoutStyle 的首选间隙。
  GroupLayout是一个很重要的布局管理器，在jdk 1.6才加入，配合其它的管理器可以实现很好的界面。GroupLayout必须要设置它的GroupLayout.setHorizontalGroup和GroupLayout.setVerticalGroup。
  GroupLayout.setHorizontalGroup是指按照水平来确定，下面例子“账号”和“密码”是一个级别的，其它的组件也是一个级别的。
  GroupLayout.setVerticalGroup。是按照垂直来确定的。他们的级别是按照Group去设置组件的优先级别，级别越高就显示越上面。

import javax.swing.GroupLayout;
import javax.swing.GroupLayout.Alignment;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPasswordField;
import javax.swing.JRadioButton;
import javax.swing.JTextField;

public class GroupLayoutTest extends JFrame {
    private static final long serialVersionUID = -5159330521192113057L;

    public static void main(String[] args) {
        new GroupLayoutTest();
    }

    JLabel label1;
    JLabel label2;
    JLabel label3;
    JTextField tf;
    JPasswordField psf;
    JRadioButton rb1;
    JRadioButton rb2;
    JButton bt1;
    JButton bt2;

    public GroupLayoutTest() {
        this.setVisible(true);
        this.setSize(250, 220);
        this.setVisible(true);
        this.setLocation(400, 200);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

        label1 = new JLabel("登陆界面");
        label2 = new JLabel("账号：");
        label3 = new JLabel("密码：");
        tf = new JTextField();
        psf = new JPasswordField();
        rb1 = new JRadioButton("记住密码");
        rb2 = new JRadioButton("自动登陆");
        bt1 = new JButton("登陆");
        
        // 为指定的 Container 创建 GroupLayout
        GroupLayout layout = new GroupLayout(this.getContentPane());
        this.getContentPane().setLayout(layout);
        
        // 创建GroupLayout的水平连续组，，越先加入的ParallelGroup，优先级级别越高。
        GroupLayout.SequentialGroup hGroup = layout.createSequentialGroup();
        // 添加间隔
        hGroup.addGap(5);
        hGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(label2).addComponent(label3));
        hGroup.addGap(5);
        hGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(label1).addComponent(psf).addComponent(rb1)
                .addComponent(rb2).addComponent(tf).addComponent(bt1));
        hGroup.addGap(5);
        // 设置水平分组
        layout.setHorizontalGroup(hGroup);
        
        // 创建GroupLayout的垂直连续组，，越先加入的ParallelGroup，优先级级别越高。
        GroupLayout.SequentialGroup vGroup = layout.createSequentialGroup();
        vGroup.addGap(10);
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(label1));
        vGroup.addGap(10);
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(label2).addComponent(tf));
        vGroup.addGap(5);
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(label3).addComponent(psf));
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(rb1));
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup().addComponent(rb2));
        vGroup.addGroup(layout.createParallelGroup(Alignment.TRAILING).addComponent(bt1));
        vGroup.addGap(10);
        // 设置垂直组
        layout.setVerticalGroup(vGroup);
    }

}

三、Java绘图技术

   坐标原点位于左上角，以像素为单位。像素是计算机屏幕上最小的显示单位。 在java的坐标系中，第一个是X坐标，表示当前位置为水平方向，距离坐标原点X个像素；第二个是Y坐标，表示当前位置为垂直方向，距离坐标原点Y个像素。

1、Graphics类

  Graphics类可以理解就是画笔，为我们提供了各种绘制图形的方法：
  1、画直线 drawLine(int x1, int y1, int x2, int y2);
  2、画矩形边框 drawRect(int x, int y, int width, int height);
  3、画椭圆边框 drawOval(int x, int y, int width, int height);
  4、填充矩形 fillRect(int x, int y, int width, int height);
  5、填充椭圆 fillOval(int x, int y, int width, int height);
  6、画图片 drawImage(Image img, int x, int y,..);
  7、画字符串 drawString(String str, int x, int y);
  8、设置画笔的字体 setFont(Font font);
  9、设置画笔的颜色 setColor(Color c);

import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;

public class GraphicsTest extends JFrame {
    // 定义组件
    MyPanel1 mp = null;
    public static void main(String[] args) {
        new GraphicsTest();
    }

    public GraphicsTest() {
        // 构建组件
        mp = new MyPanel1();
        // 加入组件
        this.add(mp);
        
        // 设置窗体
        this.setSize(400, 300);
        this.setVisible(true);
        this.setLocationRelativeTo(null);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}

/**
 * @Description: 定义一个MyPanel(我自己的面板是用于绘图和显示绘图的区域)
 */
class MyPanel1 extends JPanel {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    // 重写(覆盖)JPanel的paint方法
    public void paint(Graphics g) {
        // 1、调用父类函数，完成初始化任务
        super.paint(g);
        // 画一个直线
        g.drawLine(10, 10, 40, 10);
        // 画矩形边框
        g.drawRect(50, 50, 40, 40);
        // 画椭圆边框
        g.drawOval(130, 130, 60, 60);
        // 画填充矩形
        g.setColor(Color.blue);
        g.fillRect(10, 150, 70, 70);
        
        // 画填充椭圆
        // 设置画笔颜色
        g.setColor(Color.red);
        g.fillOval(270, 140, 100, 80);

        // 如何画出字
        g.setColor(Color.red);
        g.setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 40));
        g.drawString("祖国万岁", 150, 100);
        // 画弧形
        g.drawArc(100, 100, 120, 200, 50, 100);
    }
}

2、Graphics2D类

  Java语言在Graphics类提供绘制各种基本的几何图形的基础上，扩展Graphics类提供一个Graphics2D类，它拥用更强大的二维图形处理能力，提供、坐标转换、颜色管理以及文字布局等更精确的控制。
  绘图属性
  Graphics2D定义了几种方法，用于添加或改变图形的状态属性。可以通过设定和修改状态属性，指定画笔宽度和画笔的连接方式；设定平移、旋转、缩放或修剪变换图形；以及设定填充图形的颜色和图案等。图形状态属性用特定的对象存储。

2.1、stroke属性

  stroke属性控制线条的宽度、笔形样式、线段连接方式或短划线图案。该属性的设置需要先创建BasicStroke对象，再调用setStroke()方法来设置。创建BasicStroke对象的方法有：
  BasicStroke(float w)：指定线条宽w。
  BasicStroke(float w, int cap, int join)：
  cap是端点样：CAP_BUTT(无修饰)，CAP_ROUND(半圆形末端)，CAP_SQUARE(方形末端，默认值)。
  Join定义两线段交汇处的连接方式：JOIN_BEVEL(无修饰)，JOIN_MTTER(尖形末端，默认值)，JOIN_ROUND(圆形末端)。

2.2、paint属性

  paint属性控制填充效果。先调用以下方法确定填充效果，理用setPaint()方法设置。
  GradientPaint(float x1, float y1, Color c1, float x2, flaot y2, Color c2)：从(x1, y1)到(x2, y2)颜色从c1渐变到c2。其中：参数c1, c2决定这个渐变色是从颜色c1渐变到颜色c2。参数x1, y1, x2, y2决定了渐变的强弱，即要求从点(x1, y1)出发到达点(x2, y2)，颜色从c1变成c2。
  GradientPaint(float x1, float y1, Color c1, float x2, float y2, Color c2, Boolean cyclic)：如果希望渐变到终点又是起点的颜色，应将cyclic设置为true。

2.3、transform属性

  transform 属性用来实现常用的图形平移、缩放和斜切等变换操作。首先创建AffineTransform对象，然后调用setTransform()方法设置transform属性。最后，用具有指定属性的Graphics2D对象绘制图形。创建AffineTransform对象的方法有：
  getRotateinstrance(double theta)：旋转theta弧度。
  getRotateInstance(double theta, dioble x, double y)：绕旋转中心(x, y)旋转。
  getScaleInstance(double sx, double sy)：x和y 方向分别按sx, sy比例变换。
  getTranslateInstance(double tx, double ty)：平移变换。
  getShearInstance(double shx, double shy)：斜切变换，shx和shy指定斜拉度。
  也可以先创建一个没有transform属性的AffineTransform对象，然后用以下方法指定图形平移、旋转、缩放变换属性。
  transelate(double dx, double dy)：将图形在x轴方向平移dx像素。
  scale(double sx, double sy)：图形在x轴方向缩放sx倍，纵向缩放sy倍。
  rotate(double arc, double x, double y)：图形以点(x, y)为轴点，旋转arc弧度。
  例如，创建AffineTransform对象：
  AffineTransform trans = new AffineTransform();
  为AffineTransform对象指定绕点旋转变换属性：
  Trans.rotate(50.0*3.1415927/180.0,90,80);
  接着为Graphics2D 的对象g2d设置具有上述旋转变换功能的“画笔”：
  Graphics2D g2d = (Graphics2D)g; g2d.setTranstorm(trans);
  最后，以图形对象为参数调用具有变换功能的Graphics2D 对象的draw()方法。例如，设已有一个二次曲线对象curve，以下代码实现用上述旋转功能的g2d对象绘制这条二次曲线：
  g2d.draw(curve);

2.4、clip属性

  clip属性用于实现剪裁效果。设置剪裁属性可调用setClip()方法确定剪裁区的Shape。连续多个setClip()得到它们交集的剪裁区。

2.5、composit属性

  composit属性设置图形重叠区域的效果。先用方法AlphaComposite.getInstance(int rule, float alpha)得到AlphaComposite对象，再通过setComposite()方法设置混合效果。Alpha值的范围为0.0f(完全透明)-0.1f(完全不透明)。

2.6、Graphics2D类的绘图方法

  Graphics2D类仍然保留Graphics类的绘图方法，同时增加了许多新方法。新方法将几何图形(线段、圆等)作为一个对象来绘制。在java.awt.geom包中声明的一系列类，分别用于创建各种身体图形对象。主要有：
  Line2D线段类，RoundRectangle2D圆角矩形类，Ellipse2D椭圆类，Arc2D圆弧类，QuadCurve2D二次曲线类，CubicCurve2D三次曲线类。
  要用Graphics2D类的新方法画一个图形。先在重画方法paintComponent()或paint()中，把参数对象g强制转换成Graphics2D对象；然后，用上述图形类提供的静态方法Double()创建该图形的对象；最后，以图形对象为参数调用Graphics2D对象的draw()方法绘制这个图形。例如以下代码用Graphics2D的新方法绘制线段和圆角矩形：
  // 将对象g类型从Graphics转换成Graphics2D
  Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;
  Line2D line = new Line2D.Double(30.0, 30.0, 340.0, 30.0);
  g2d.draw(line);
  RoundRectangle2D rRect = new RoundRectangle2D.Double(13.0, 30.0, 100.0, 70.0, 40.0, 20.0);
  g2d.draw(rRect);
  也可以先用java.awt.geom包提供的Shape对象，并用单精度Float坐标或双精度Double坐标创建Shape对象，然后再用draw()方法绘制。例如，以下代码先创建圆弧对象，然后绘制圆弧：
  Shape arc = new Arc2D.Float(30, 30, 150, 150, 40, 100, Arc2D.OPEN);
  g2d.draw(arc); //绘制前面创建的图形对象arc.

  Graphics2D的几何图形类
  1、线段：
  // 声明并创建线段对象（起点是(2，3)，终点是(200，300)）
  Line2D line = new Line2D.Double(2,3,200,300);
  2、矩形：
  // 声明并创建矩形对象，矩形的左上角是(20，30)，宽是300，高是40。
  Rectangle2D rect = new Rectangle2D.Double(20, 30, 80, 40);
  3、圆角矩形：
  // 左上角是(20，30)，宽是130，高是100，圆角的长轴是18，短轴是15。
  RoundRectangle2D rectRound = new RoundRectangle2D.Double(20, 30, 130, 100, 18, 15);
  4、椭圆：
  // 左上角 (20，30)，宽是100，高是50
  Ellipse2D ellipse = new Ellipse2D.Double(20, 30, 100, 50);
  5、圆弧：
  // 外接矩形的左上角(10，30)，宽85，高60，起始角是5度，终止角是90度。
  Arc2D arc1 = new Arc2D.Double(10, 30, 85, 60, 5, 90, Arc2D.OPEN);
  Arc2D arc2 = new Arc2D.Double(20,65,90,70,0,180,Arc2D.CHORD);
  Arc2D arc3 = new Arc2D.Double(40,110,50,90,0,270,Arc2D.PIE);
  // 参数Arc2D.OPEN、Arc2D.CHORD、Arc2D.PIE分别表示圆弧是开弧、弓弧和饼弧。
  6、二次曲线：
  二次曲线用二阶多项式表示：y(x) = ax2+bx+c。一条二次曲线需要三个点确定：始点、控制点和终点。
  QuadCurve2D curve1 = new QuadCurver2D.Double(20,10,90,65,55,115);
  QuadCurve2D curve2 = new QuadCurver2D.Double(20,10,15,63,55,115);
  QuadCurve2D curve3 = new QuadCurver2D.Double(20,10,54,64,55,115);
  // 方法Double()中的6个参数分别是二次曲线的始点、控制点和终点。以上3条二次曲线的开始点和终点分别相同。
  7、三次曲线：
  三次曲线用三阶多项式表示：y(x)=ax3+bx2+cx+d。一条三次曲线需要四个点确定：始点、两个控制点和终点。
  CubicCurve2D curve1 = new CubicCurve2D.Double(12,30,50,75,15,15,115,93);
  CubicCurve2D curve2 = new CubicCurve2D.Double(12,30,15,70,20,25,35,94);
  CubicCurve2D curve3 = new CubicCurve2D.Double(12,30,50,75,20,95,95,95);
  方法Double()中的8个参数分别是三次曲线的始点、两个控制点和终点。


  一般的方程曲线的绘制过程用一个循环控制。通过循环产生自变量的值，按照方程计算出函数值，再作必要的坐标转换：原点定位的平移变换，图像缩小或放大的缩放变换，得到曲线的图像点，并绘制这个点。以绘制以下曲线方程为例：
  Y=sin(x)+cos(x)
绘制的部分代码可以写成如下：

double x0, y0, x1, y1, x2, y2, scale;
x0 = 100; y0 = 80;
scale = 20.0;
for(x1 = -3.1415926d; x1 <= 2*3.1415926d; x1 += 0.01d) {
    y1 = Math.sin(x1) + Math.cos(x1);
    x2 = x0 + x1 * scale; y2 = y0 + y1 * scale; //(x2,y2)是图像点
    g.fillOval((int)x2, (int)y2, 1, 1); // 画一个圆点作为图像点
}

四、事件处理机制

  Java事件处理是采取“委派事件模型”。所谓“委派事件模型”是指当事件发生时，产生事件的对象（即事件源），会把此“信息”传递给“事件的监听者”处理的一种方式，而这里所说的“信息”实际上就是java.awt.event事件类库里的某个类所创建的对象。我们暂时把它称为“事件的对象”。

  3、事件监听器接口
  事件源产生一个事件，可以传送给事件监听者处理，那么怎样才能编写一个事件监听者呢？
  事件监听者实际上就是一个类，该类实现了某个事件监听器接口，它就可以作为一个事件监听者，对接受到的事件进行处理。
  事件监听器接口有多种，不同的事件监听器接口可以监听不同的事件，一个类可以实现一个事件监听接口，也可以实现多个监听接口，这些接口在java.awt.event和javax.swing.event包中定义。