Java 教案-第12章 GUI初步.doc

第12章 GUI初步12.1 介绍（Introduction）为JavaGUI程序设计应用程序接口（API）是面向对象编程最精彩的内容，图形用户界面(GUI)可以通过键盘或鼠标来响应用户的操作。这章首先介绍GUI编程基础，然后用GUI来讲述面向对象编程，特别是要讲框架和组件的关系，包括容器，布局管理器，颜色，字体，边框和图标等。12.2 Swing和AWT前面第8章，稍微介绍了一些面向对象编程的GUI例子，显示GUI组件，使用了诸如Jbutton，Jlabel等GUI组件。为什么这些GUI前会有一个J？为什么不用Button？事实上，在java.awt包中已经有一个名为Button的类。当Java问世的时候，称AWT（Abstract Windows Toolkit）的GUI类就被绑定在类库中。对于开发简单的图形用户界面，AWT是胜任的，但如果开发综合，复杂的GUI工程却力不从心。另外，AWT是依赖于平台的，即AWT组件的样式与它使用的底层平台相似。新版本中，许多AWT的用户界面组件被一个更鲁棒，灵活，通用的Swing组件代替。Swing组件使用Java代码编写，被直接应用在程序上，而不是调用底层的平台服务。但java.awt.Window或java.awt.Panel的子类除外，因为他们必须使用特定平台本地的GUI来绘制。Swing组件很少依赖目标平台，很少使用平台下的本地GUI程序，鉴于此，把它称为轻量级组件，而AWT称为重量级组件。为了和AWT组件进行区分，Swing组件的类命名加前缀J，尽管AWT组件依然被现在版本的Java支持，但最好使用轻量级组件，因为AWT最终会淡出历史舞台，也因此，只介绍Swing组件。12.3 Java GUI与 APIGUI的API包含的类可以被分为3类，组件类，容器类，帮助类。它们的层次关系如图所示。组件类，如Jbutton等用来创建用户界面。容器类，如Jframe，Jpanel和Japplet等用来盛载其他组件。帮助类，如Graphics，Color等用来支持GUI组件。注意：Jframe，Japplet，Jdialog和Jcomponent类和它们的子类被组织在Javax.swing包中，其他的类被组织在AWT包中。12.3.1 Component类Component的实例可以被显示在屏幕上。Component是所有用户界面类的根类（父类），包含Container类。Jcomponent类是所有轻量级组件的根类。Componet和Jcomponent都是抽象类（14章讲解）。现在只需要知道抽象类和类相似，仅仅是不能创建实例就可以了。例如，不可以使用new JComponent()来创建一个Jcomponent对象，但可以使用它非抽象子类的构造方法来创建Jcomponent实例。熟练掌握继承的层次关系非常重要，如下述语句都显示true。12.3.2 Container类Container类的实例可以盛载Component的实例，是GUI组件，它用来盛载其他GUI组件的。Window，Panel，Applet，Frame和Dialog都是AWT组件的容器类。为了配合Swing组件，使用Container，Jframe，Jdialog，Japplet和Jpanel类容易，如下图所述。12.3.3 帮助类如Graphics，Color，Font，FontMetrics，Dimension和LayoutManager等类是帮助类，它们不是Component的子类。它们用来描述GUI组件的特性，属性，如下图所示。注意：帮助类在AWT包中，Swing组件不能替换所有的AWT，它替换的只有AWT的GUI组件类，因此AWT帮助类仍然在GUI编程中用处很大。12.4 Frames框架为了创建用户界面，需要创建一个frame或一个applet（18章介绍）容器来放置用户界面组件。12.4.1 创建Frame使用Jframe类来创建一个框架frame，如下所示。使用Jframe创建一个frame窗口，如下程序。框架frame的可见性默认为false，因此必须使用frame.setVisible(true)来显示框架。语句frame.setSize(400,300)，设置框架窗口宽400，高300像素，如果不设置大小，则只显示一个标题栏，运行程序后在屏幕显示如下。Line 7使得frame在屏幕中间显示，line8告诉程序当frame被关闭时终止，没有此语句，程序将不能终止，这种情况下只能在Dos（windows平台）命令提示符下，使用Ctrl+C来终止，在Eclipse中将使用红色终止按钮来终止程序。注意：要在调用居中语句前设置窗口大小，否则无效。12.4.2 在Frame中添加组件使用add方法可以为Frame添加组件，如图所示程序。每一个JFrame都包含一个content pane（内容面板），内容面板是Container的一个实例。如按钮等GUI组件会被放置在frame的content pane中。在Java早期版本，必须使用getContentPane方法来返回frame的content pane，然后调用content pane的add方法为其添加组件，如下所示（教程中示例如此）。这是非常笨重的，从java 5以后的新版本允许直接调用frame的add方法来为content pane添加组件，如下：这个新特性称content-pane授权（给frame），严格的说，是一个组件被添加到frame的content pane。为简单，称把组件添加到frame中。一个JButton对象使用new Jbutton(“OK”);来创建，使用frame.add(jbtOK)被添加到frame的content pane中。方法add(Compunent comp)定义在Container类中，因为JButton是Component的子类，因此Jbutton的实例同样也是Component的实例，从容器中删除组件使用remove方法，使用方式：Container.remove(jbtOK);当运行程序时，窗口会被显示，按钮会总是出现在窗口中间，不管窗口是否重新设置大小，总是占据整个窗口。原因就是组件被content pane的不仅管理器放置在窗口中，content pane的默认的布局管理器会把这个按钮放置在窗口的中央。下节会学习使用其他几种布局管理器，把组件放置在期望的位置。12.5 布局管理器介绍3种布局管理器，FlowLayout，GridLayout和BorderLayout。12.5.1 FlowLayoutFlowLayout是最简单的布局管理器，称流式布局管理器。组件被从左到右，从上到下的，按它被添加的顺序放置在窗口中。当一行满之后，会另起一行。类中包含三个常量，设置组件的对齐方式，FlowLayout.RIGHT, FlowLayout.CENTER, FlowLayout.LEFT。也可以使用分割线来分割组件，如下所示FlowLayout类图：下列程序给出一个流式布局，添加三个标签和三个文本框。为什么使用如上程序来构造一个窗口？原因有三：1. 创建一个GUI应用意味着创建一个窗口框架，很自然会定义成Jframe的子类。2. frame会被扩展出新的组件或方法函数。3. 这个类易于重用，例如可以通过创建多个类的实例来创建多个窗口。同时这种构造程序的方式易读。从今以后，大多数GUI主类会扩展JFrame类，主类的构造方法会构造用户界面。主方法创建一个主类的实例并显示窗口框架。这个例子中FlowLayout布局管理器用来放置组件，如果重新调整窗口大小，组件也会自动被重新安排，如上图所示。如果把line10语句用setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.RIGHT,0,0)来替换，所有组件会被左对齐，并且中间没有间隔线。等价语句如下：假设把一个按钮用add方法加入10次，是否会出现10个相同的按钮？答案是不会，只会出现一个。不要忘记在设置布局中使用new，如setLayout(new FlowLayout().12.5.2 GridLayoutGridLayout也称网格布局（矩阵布局），组件按被添加的先后顺序放置在网格中，放置顺序从左到右，从上到下，如下是网格布局类的UML类图。可以设定网格的行和列数，基本原则如下：1. 行数或列数可以为0，但不能都为0.如果一个为0，另外一个不为0，那么非0的维数被设定，0维数由布局管理器动态决定。如，设置0行3列，包含10个组件，那么GridLayout会创建固定的3列，并动态生成4行，最后一行包含一个组件。如果设定3行0列，10个组件，那么固定为3行，动态设定4列，最后一行包含2个组件。2. 如果行和列都不为0，行数为主导参数，即行数被固定，列数自动计算生成。如果设定3行3列，10个组件，那么会设置3行固定，4列动态设定，最后一行包含2个组件。如下列所示程序使用网格布局。如果重新设定框架大小，布局的按钮保持不变，网格布局中所有的组件给出相同的大小。把line10用setLayout(new GridLayout(3,10)来替换，仍然是3行，2列。如果定义4行2列网格或2行2类网格会怎样？自己试验下。前2种布局，添加组件顺序非常重要，因为它决定自己在容器中的位置。12.5.3 BorderLayoutBorderLayout把容器分为5个区域，东南西北中。通过add(Component, index)，添加组件，其中index是以下5个常数之一，BorderLayout.EAST，BorderLayout.SOUTH，BorderLayout.WEST，BorderLayout.NORTH或BorderLayout.CENTER，类图如下图所示。组件以合适的大小被放置在相应的区域，南北组件可以水平方向延伸，东西组件可以垂直方向延伸，中间组件可以向水平，垂直方向延伸以填满整个空间。如下程序可以说明BorderLayout的布局，在东南西北中添加5个按钮，标签分别为East，South，West，North和Center。不必要使得组件填满所有的5个区域，如果把East按钮移调，并重新运行程序，会发现中间的按钮会向右延伸并占满East区域。如果add方法中没指明区域，则默认为中间区域，如此添加2个组件，则只有第二个组件会被显示。12.5.4 布局管理器属性布局管理器有动态调整的属性。FlowLayout有alignment，hgap，vgap属性。可以使用setAlignment，setHgap和setVgap方法来设定对齐和垂直，水平分割。GrideLayout有rows，columns，hgap和vgap属性，可以使用setRows, setColumns，setHgap和setVgap方法来设定行数，列数即水平和垂直分割。BorderLayout有hgap和vgap属性，可以使用setHgap和setVgap方法来设置水平和垂直分割。在前面的部分中，因为没有设置布局管理器属性，匿名的布局管理器在发挥作用。如果需要动态的改变属性，那么布局管理器就必须显式被一个变量引用，不能匿名。可以通过变量改变布局管理器的属性值，例如下述代码。12.6 Panels面板和子容器假设想要在一个框架中放置是个按钮和一个文本框，按钮按网格布局，但文本框要放置在分开的一行。单单使用一个容器很难达到预期要求。但可以把容器分成几个部分，每个部分中放置一个panel，每个panel有不同的布局方式。Panel是组织界面组件的一个非常有效的子容器，需要先把组件添加到panel上，然后再把panel添加到frame上。Swing版本的panel是JPanel。Jpanel的默认布局方式为FlowLayout布局，但可以在创建对象时给定它的布局方式，如new JPanel(LayoutManager)。如下方式添加按钮到Panel中。Panel可以被放置在frame中或另外一个panel中，如下把panel添加到frame中。f.add(p);下述代码展示了使用panel作为子容器来创建一个微波炉的用户界面。setLayout方法定义在Container类中。Jpanel是Container的子类，因此可以使用setLayout方法来设置panel的布局方式。为了获得想要的布局，程序使用panel p1，网格布局方式来组织数字按钮，start和stop按钮。面板p2，布局方式为BorderLayout，放置一个文本框在north区域，而面板p1放置center区域。注意：值得注意的是Container类是所有其他GUI组件类的超类，每一个GUI组件都是一个容器，理论上将，可以使用setLayout方法设置按钮上面的布局方式，添加一个组件到按钮上面，因为所有的Container当中的公共方法都被遗传到JButton类中，但在实践上，却不会想到把按钮作为容器。12.7 Color类使用AWT包中的Color类可以为GUI组件设置颜色，颜色是由红绿蓝光的三原色组件构造的，每个组件是一个整型值表达梯度（明亮和灰暗程度），从0-255，这就是所谓的RGB颜色模式。可以使用如下构造方法创建一个颜色对象：r,g,b分别表示红绿蓝颜色的梯度值(不能超过255，否则会出错)，如Color color=new Color(128,100,100);可以使用setBackground(Color c)和setForeground(Color c)方法来设置组件类对象的背景颜色和前景颜色。如下设置一个按钮的背景和前景色。另外，可以使用13个标准颜色（颜色常量BLACK，BLUE, CYAN, DARK_GRAY, GRAY, GREEN, LIGHT_GRAY, MAGENTA, ORANGE, PINK, RED, WHITE, YELLOW）定义颜色对象，如下设置按钮前景色：12.8 Font类使用awt包中的Font类设置组件的字体样式。Font类的构造方法：Public Font(String name, int style, int size);可以选择字体名字,如SansSerif，Serif，Monospaced，Dialog或DialogInput，可以选择字体，如Font.PLAIN(0)，Font.BOLD(1), Font.ITALIC(2), Font.BOLD+ Font.ITALIC(3)，用正整数来设定字体大小，如图所示下例。注意：如果系统支持其他字体，诸如“Times New Roman”，可以使用它来创建一个字体对象。为了找到系统中可用的字体，需要得到一个java.awt.GraphicsEnviroment类的实例，调用它的静态方法getLocalGraphicsEnvironment()。这个类是一个抽象类，描述特定系统的图形环境的，可以使用它的getAllFonts()方法获得当前系统可用的所有字体，如下程序代码。12.9 Swing GUI组件的一般属性已经使用过几个GUI组件（如JFrame，Container, JPanel, JButton, JLabel, JTextField）除了这些组件，还有很多其他的GUI组件，因此了解SwingGUI组件的一般特性非常重要。Component类是所有GUI组件和容器类的根类。所有的Swing GUI组件（除JFrame，JApplet，JDialog）都是JComponent的子类。如图列出Comonent，Container，和Jcomponent类常用的用于操纵属性诸如font，color，size等方法。一个tooltip（提示工具）是当把鼠标移动到组件上时组件上的文本显示，通常描述组件的作用。可以设置JComponent类任何对象的边框。Swing有几种类型的边框，new TitledBorder(String title)创建标题边框，new LineBorder(Color color, int width)创建线框，width是线的粗细。如下图，程序创建一个panel面板p1，上面放置3个按钮和一个面板p2，上面放置2个label标签，按钮jbtLeft的背景颜色设置为白色，按钮jbtCenter的前景色设置为绿色。按钮jbtRight的文本提示“This is the Right button”，标题边框设置在p1和p2上，线框被设置在label标