JavaSwing图形界面开发(第1章).ppt

2,联系方式,TelE_mail: ,3,选用教材,出版社：清华大学出版社 作者：王鹏、何昀峰,4,参考教材,5,成绩评定,6,课程学习基础, Java编程经验； 操作系统、软件工程等知识; 面向对象概念。,7,先导知识, GUI（Graphical User Interface） 含义：图形用户界面或图形用户接口; 说明： 以图形方式显示的用户操作界面。 与早期命令行界面相比，在视觉上更易于接受。 目前大多数操作系统、面向对象的开发工具、 众多应用系统等均采用了GUI。,8,命令行界面,9,图形用户界面,10,GUI的广泛应用是计算机发展的重大成就之一， 极大方便了操作，使得不再需要死记硬背大量的操作命令。 取而代之的是：通过窗口、菜单、鼠标、按钮等方式来方便地进行软件操作。 另外，还有“嵌入式”GUI。,GUI特点,11,GUI的组成, 桌面-界面中的最底层（顶层容器），可设置背景； 视窗-应用程序为使用数据而在图形用户界面中设置的基本单元； 单一文件界面-一个数据在一个窗口内完成的方式。(切换) 多文件界面-在一个窗口内进行多个数据管理的方式； 标签-多文件界面的数据管理方式中使用的一种界面；(数据标题) 菜单-将系统可以执行的命令以层次方式显示出来的一种界面； 图标-表示数据内容或与数据相关联的应用程序的图形标志； 按钮-以图形所表示的利用程度高的命令。,12,GUI的准则, 减少用户的认知负担； 保持界面的一致性； 满足不同目标用户的创意需求； 用户界面友好性； 图标识别平衡性； 图标功能的一致性； 建立界面与用户的互动交流； 人性化的视觉优化； 识别性的图标及其它元素； 可操控性和扩充性的易用性； 企业品牌特色的视觉识别性。,13,14,JAVA图形界面设计开发工具概述,当前，我们操作计算机或使用各类软件时，在屏幕上能看到各种各样的“界面”，它们都是由各种各样的“组件”构成的，每一种组件都有自身的绘制方式，这些组件怎么绘制，系统中都已经封装好了，我们只需要做简单的调用即可。 我们需要了解的是在Java中可以使用什么界面组件库，是一种还是有很多种呢，下面我们来作个简单介绍。,15,Java世界中，目前最知名的三大GUI库分别是： 1、AWT（Abstract Window Toolkit ） -抽象窗口工具集，包含于所有的Java SDK中。 2、Swing高级图形库 -Java开发工具集，包含于Java2 SDK中（JDK）； -JDK正式名称为J2SDK（Java2 Software Develop Kit）。 3、SWT (Standard Widget Toolkit ) -标准窗口部件库； -来自于IBM Eclipse开源，不包含于JDK中； -需要从Eclipse单独下载。,三大GUI组件库,16,一、AWT介绍, 出现于Java1.x中，是Java初期所内置的一种面向窗口应 用的库,作为JDK的一部分,是Java基本类(JFC)的核心； 在Java1.0中，AWT最初的设计目标:提供一个用来建立图 形用户界面的独立平台，辅助程序员构造一个通用的GUI， 使其在所有平台上都能正常显示(与平台无关)，但这个目 标并没有很好的实现； 这种情况从Java1.1以后得到较大改进，并且从Java1.2开 始，AWT添加了被称为“Swing”的新GUI库。,17,1、AWT的特点,通过对操作系统自身的界面组件实现，来完成界面渲染， 即本质上是调用操作系统“自身提供”的界面组件库。 我们知道，操作系统很多界面组件库是由C或C+编写的，Java本身不能直接调用。为了能方便调用，在Java中已封装成相关API，直接调用即可，变得相对简单一些。 优点：这套组件的种类较少，速度较快(显示效率较高)。 既然AWT需要调用操作系统的界面组件，由此引出一个概念-对等模式（对等体、对等组件）。,18, 图形用户界面的跨平台移植比较困难 -在不同系统平台上创建的组件，外观和感觉(look&feel)不一样。 AWT采用对等设计模式 -对每个组件(抽象组件)都引入一个对等体（peer）。 对等体：一种具有“本地”外观和感觉的GUI组件，负责本地计算机 的显示和管理工作，听从抽象组件的指挥。 或者通俗的说，对等组件就是指底层平台（如Windows操作系统）所实现的图形用户界面组件，因为操作系统本身也提供了窗体、对话框、按钮、菜单等组件。,2、AWT的对等模式,19,Java AWT,Windows操作系统,AWT对等模式理解示意图,20,所以用AWT构造的Java应用程序，在Windows系统上运行将保持Windows的GUI风格，而拿到Sun工作站上运行则将具有Motif图形用户界面的风格。 -通过对等体构造与平台无关的GUI。,21,AWT对等模式结构关系图,对等设计模式：通过Java封装的API，将AWT组件直接对应到当前 运行平台上的一个“等同或类似”的组件上。,22,23,AWT对等模式的作用,在不同系统平台的“两个控件之间”建立一个相互作用的联系，而充当纽带的则是Java虚拟机和虚拟机-GDI的接口。 因此，AWT首先需要经过通用的Java技术来控制图形、事件等，然后Java虚拟机再将请求传送到当前平台的“图形和组件接口”去交互。 （显示）,24, Java虚拟机 Java Virtual Machine，简称JVM。 JVM是一个想象中的机器，在实际的计算机上通过软件模拟来实现。其有自己想象中的硬件（如处理器、堆栈、寄存器等），还具有相应的指令系统。 GDI Graphics Device Interface，图形设备接口。 负责系统与绘图程序之间的信息交换，处理所有程序在当前平台上的图形输出。,两个概念,25,Java虚拟机的特点,Java语言的一个重要特点：与平台的无关性。 -使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。 一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，至少需要编译成不同的目标代码。 引入Java语言虚拟机后，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。这是因为Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使Java语言的编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码)，即可在多种平台上不加修改地运行。 Java 虚拟机在执行字节码时，将字节码解释成具体平台上的机器指令予以执行。,26,4、AWT对等模式的缺陷,因为AWT通过“虚拟机”和“虚拟机-GDI”两个层次来完成一个操作，经过的交互层次较多，速度和效率较慢。 因此，AWT对等模式的致命弱点： 效率不高，移植性差！,27,5、AWT的组件,具有对等体的组件称为“重量组件(heavyweight components)”。 最初的AWT只包含重量组件，重量组件除拥有本地对等体特点外，另一个明显特点是一个不透明的矩形区域（opaque rectangular region）,因此它将覆盖屏幕上该区域内的图形和组件。,28,AWT中的组件都是重量组件，或者说AWT组件都是对本地操作系统对等组件的“封装”。 重量组件的缺陷是开销大、效率低，每个组件都要单独调用底层操作系统的功能来独立绘制(显示)，相当于在屏幕上开凿了许多个独立的窗口，因此没有办法实现组件的透明效果。 而且重量组件受到底层平台对等组件的限制，毕竟只是封装和调用了现有的组件，因此具有严重的平台相关性，即在不同操作系统上显示同一组件有可能不一致。,29,正是由于AWT对等模式的体系结构存在的问题，不能完全保证在各种平台上组件的“外观和感觉”都一样。因此，1997年SUN和Netscape合作推出了JFC（Java Foundation Classes）-Java基础类库。 JFC专指用于创建图形用户界面的Java API，包括AWT、Java2D API(二维绘图API)、Swing组件集。,30,JFC的核心部分是Swing用户界面组件，使用大量“轻量组件(lightweight components)”替代AWT中的重量组件。 轻量组件是不具有对等体的组件，且是完全透明的(non-opaque)。 实际上，轻量组件是通过Java绘图技术，在其所处的“容器”上绘图得到的(画出来的)，因此轻量组件可以实现绘图的效果，容易实现在不同操作系统平台上表现的一致性。而且组件的绘制和事件处理开销比重量组件小得多，因而轻量组件可以实现较高的程序运行效率。,31,由于轻量组件不是自己“单独占有一个窗口”，最终还是要包含或绘制在别的组件上，因此Swing组件中几个顶级容器，如JFrame、JDialog、JApplet等都采用了重量组件作为顶级窗体，而其它都采用轻量组件。 我们从组件的运行效果上肉眼看不出有什么不同，但在实际开发中，除了顶层容器只能采用这种重量组件之外，内部并不建议重量或轻量组件的混用（不提倡AWT和Swing的组件混用），因为这样会导致兼容性的问题。,32,可视化组件 凡是能够看得见，或有一定形状、尺寸、显示效果的组件，都可称为可视化组件。 相对于可视化组件也可以引入非可视化组件，不过非可视化组件应用较少，如我们在AWT工具集中使用的布局管理器FlowLayout、BorderLayout等，它们也起到了组件或组件在容器内布局的角色，但由于本身是不可见的，所以称之为非可视化组件。,33,AWT作为Java开发工具包(JDK)的组成部分，是Java基本类(JFC)的核心，主要是为用户提供“基本的界面组件”。 AWT包含四个主要的类： 组件类(Component) 容器类(Container) 图形类(Graphics) 布局管理器类(LayoutManager),34, 组件类(Component) -包含菜单、按钮、列表等组件的抽象基本类。 容器类(Container) -扩展Component的抽象基本类。 -由Container派生的类有Panel、Applet、Window、Dialog 、Frame类等。(在容器中可以包含多个组件) 图形类(Graphics) -定义组件内图形操作的基本类。 每个组件都有一个相关的图形对象。 布局管理器类(LayoutManager) -定义容器中组件的位置和尺寸的接口。 (Java中定义了几种默认的布局管理器),35,表：AWT中的软件包,36,AWT类间的关系,组件类、容器类、布局管理器类构成了AWT中的简单基础关系。 容器中可以包含组件； 所有的容器都包含布局管理器，用来指定容器中组件的位置和形状。 图形类提供在组件中显示文本和图形的方法。 AWT中许多操作都发生在组件、容器和布局管理器之间。,37, AWT组件类,组件(Component)是图形用户界面的基本组成元素，凡是能以图形化方式显示在屏幕上，并能够与用户进行交互(被用户操作)的对象都是组件。 如：菜单、按钮、标签、文本框、滚动条等。 组件不能独立显示出来，必须将组件放在一定的容器中才可以显示出来。,38,！组件（Component）是构成AWT的基础。 AWT中包括大量组件，其中多数类是由java.awt.Component类扩展而来的。 java.awt.Component是一个抽象类，是除菜单相关组件之外所有AWT组件类的根父类，Component类中定义了大量的属性和方法 ，这些属性和方法规定了GUI组件的基本特性，如尺寸、位置、颜色、字体等等，这些方法也实现了作为一个GUI部件所应具备的基本功能。 同时，它也为其派生类提供了许多功能。（继承）,39,组件类的层次(继承)结构,40, AWT容器类,从java.awt.Container类扩展的类称为容器，Container也是一个从Component扩展的抽象类。 顾名思义，容器就是用来包含组件的。一个容器可以包含多个组件，也可以使用容器将相关组件关联在一起，成为一个整体。（使用方法add()添加组件到当前容器中） 合理的使用容器可以简化图形界面的设计，而且对组件的显示安排也很有用。 AWT中有两种主要的容器类型： Java.awt.window Java.awt.panel,41,表：从java.awt.Container类派生的AWT常用容器,42, AWT布局管理器类,容器只能记录包含的组件，而布局管理器则负责指定容器中“组件的位置和大小”。 Java的布局管理器只需要确定组件与其它组件的相对位置，而不需要决定它的坐标，这样的安排使得与平台无关的用户界面更易于实现。 AWT中提供了五种布局管理器： BorderLayout（区域） CarderLayout（卡片栈 ） FlowLayout（顺序） GridLayout（网格） GridBagLayout（网格包）,43, BorderLayout 将容器划分为东、南、西、北、中五个区域，当添加组件到容器中时，需指明放置到哪一个区域中。 CarderLayout 将容器当作一个卡片栈，添加到容器中的每个组件都被放置在一个单独的卡片上，但每次只能显示一张卡片。 FlowLayout 将添加到容器中的组件，按从上到下，从左到右的顺序依次排列。,44, GridLayout 将容器分成相同尺寸的网格，添加到容器中的组件按从左到右、从上到下的顺序放置在每一个网格中。 GridBagLayout 也是将容器分成网格，与GridLayout区别是，一个组件可以占据不止一个网格的位置。,45,Swing的引入,通过以上对AWT的介绍，我们基本明白了Sun为什么要用Swing来让我们离开AWT的主要原因。 因为，既然是对等模式，那么AWT就必须使用所有“操作系统的图形接口功能”的交集，但由于AWT的接口只有一套。所以，为了保证移植性，就只能使用所有操作系统都能够支持的最少特性。 因此，我们经常抱怨AWT的功能太少，图形太难看等等，这实际是为了保证移植性而做出的牺牲。,46,从Java2，即Java1.2版本开始，Sun开始在JDK中提供一套“新的图形界面接口系统Swing”。 Swing是基于AWT基本结构，创建的二级用户界面工具集，提供了一整套GUI组件。,47,Swing是建立在AWT基础上的一种增强型的Java GUI组件(工具集、工具包)，主要是使用“轻量组件”替代AWT中绝大多数“重量组件”；界面组件的渲染完全由Java自身完成，而不是调用操作系统的界面组件实现，是由Java自己绘制完成的。 这样做的好处是程序在对组件的调用上完全Java化，较少掺合其它语言，有利于跨平台。 而AWT是调用操作系统的对等界面组件，因此在某些时候会受到平台的限制。,48, 库中组件种类比较丰富，速度上稍有欠缺 用程序进行界面开发，首先需要认识界面中的各种元素(对象)； 元素(对象)又对应各自的类，所以需用各自的类构造出各自的对象；再将这些对象以某种方式组合在一起(布局)，让它们显示出来，这就是我们看见的界面。 不同的组件库提供了对各种界面组件元素不同的实现类 如“按钮”，AWT中提供的类Button，Button类将用来实现按钮的功能，若要显示按钮，就需要用Button类构造一个对象，这个对象就是要在界面上显示的一个组件。而在Swing中对按钮提供的是JButton类。 所以不同的界面组件库中，对界面组件的实现类也有所不同。,但也因此存在缺点,49,Java Swing有何特点？ 如何运用Swing进行图形界面开发？,50,第1章 Java Swing概述,Java Swing已成为图形界面开发的主要工具之一，相对于AWT技术而言，Java Swing更为丰富。 本课程通过对Java Swing的发展史、功能、特性等方面的介绍，了解Java Swing之所以成为图形开发主流工具的原因。 重点：在应用Java Swing进行图形开发过程，可熟练应用Swing工具包中提供的各种API。,51,1.1 什么是Java Swing,Swing是一个用于开发Java图形界面应用程序的工具包(集)，以抽象窗口工具包(AWT)为基础，使跨平台的应用程序能使用任何可插拔(定制)的外观风格。 开发人员只需使用少量代码，即可利用Swing包中丰富、灵活的“功能”和“模块化的组件类”，开发出令人满意的用户界面。,52,1.1.1 Swing的发展史,由于Swing是以AWT为基础，所以认识Swing之前，需要对AWT有一定了解： AWT是Abstract Window Toolkit(抽象窗口工具集)的简称。在AWT 包中拥有很多组件类，这些组件类是开发图形界面程序的基础。 Swing是在AWT基础上，对AWT的组件进行修改和升级，避免了在运 用AWT开发中遇到的一些问题。 因此，AWT被Swing取代的主要原因：AWT工具集中的“组件类”已经不能满足众多软件系统中，对图形化界面的应用要求。,53, AWT并非专门为用户界面(UI)工具包设计，其初衷是用于开发小型应 用程序中的图形界面。因此，针对图形界面开发的功能较少，并且很 多重要功能都不具备。如剪贴板、打印支持、键盘导航等特性，甚至 没有“弹出式菜单”或“滚动窗格”的基本特性。 由于AWT存在较高的错误率，涌现出了其它一些用于图形界面开发的工 具包，如IFC - Internet Foundation Classes。 (IFC是一组建立在NEXTSTEP平台上的轻量组件类),54,55,1.1.2 Swing的功能,通过与AWT的比较，了解Swing的相关功能： AWT具有与本地图形界面进行交互的接口 AWT中的图形函数与操作系统所提供的图形函数之间具有一一对应关系。（对等） 即，当使用AWT工具集创建图形用户界面时，实际上就是在使用“本地操作系统”所提供的“图形库”来绘制图形界面。,56, AWT的对等模式导致移植性差 由于“不同操作系统的图形库”所提供的功能不一样，在一个平台上存在的功能，可能在另一个平台上不存在。 因此，为实现java语言“一次编译，到处运行”的概念，AWT只能通过牺牲功能来实现平台无关性。即AWT所提供的图形功能是“各种不同操作系统”所提供的图形功能的交集。 也正是由于AWT采用这种“依靠本地操作系统的对等方法”来实现其功能，所以AWT控件都是重量级控件。,57, Swing为纯Java实现，不依赖于操作系统，移植性较强 Swing是在AWT基础上发展起来的一套新的图形界面开发工具，不仅提供了AWT提供的所有组件，而且用纯粹的Java代码对AWT的组件进行了扩充。（如树型组件） 因此，在一个平台上设计的组件可在其它平台上使用，所以通常将Swing组件称为轻量级组件。(除少数顶级容器外) 不依赖操作系统的支持，是与AWT组件的最大区别。,Swing的功能：,58, “swing包”是Java Swing提供的最大的包 内含近100个类和25个接口，几乎所有Swing组件都在swing包中。 Swing组件均以“J”开头 除有与AWT类似的按钮(JButton)、标签(JLabel)、复选框(JCheckBox) 、菜单(JMenu)等基本组件外，还增加了一个丰富的高层组件集合。 如表格(JTable)、树(JTree)。 漏写“J”，有时也能运行，但有可能造成视觉与行为的不一致。,1.1.3 Swing的特性,59, 支持键盘操作 在Swing组件中，使用JComponent类的