Java 图形用户界面设计

2019-11-18 14:07:49

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来源：转载

供稿：网友

　　作为一个 java 程序员，从论坛上感受到使用 Java 开发程序的人越来多，心中不免欣慰。但是，同样是从论坛中，看到多数人提到 Java 就以为是网络开发——不是这样的，Java 也可以开发应用程序，而且可以开发出漂亮的图形用户界面的应用程序，也就是 Windows/XWindow 应用程序。因此，我写下这篇文章，希望能带你进入Java 图形用户界面设计之门。

　　一. AWT 和 SWING

　　AWT 和 SWING 是 Java 设计 GUI 用户界面的基础。与 AWT 的重量级组件不同，Swing 中大部分是轻量级组件。正是这个原因，Swing 几乎无所不能，不但有各式各样先进的组件，而且更为美观易用。所以一开始使用 AWT 的程序员很快就转向使用 Swing 了。

　　那为什么 AWT 组件没有消亡呢？因为 Swing 是架构在 AWT 之上的，没有 AWT 就没有 Swing。所以程序员可以根据自己的习惯选择使用 AWT 或者是 Swing。但是，最好不要二者混用——除开显示风格不同不说，还很可能造成层次 (Z-Order) 错乱，比如下例：

/**
* TestPanels.java
* @author Fancy
*/
import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class TestPanels extends JFrame {

　public TestPanels() {
　　setDefaultCloSEOperation(EXIT_ON_CLOSE);

　　JPanel panel = new JPanel();
　　for (int i = 0; i < 2; i++) {
　　　panel.add(new JButton("Button 00" + i));
　　}

　　JTextArea textArea = new JTextArea(5, 15);
　　textArea.setLineWrap(true);
　　JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(textArea);
　　getContentPane().add(panel, BorderLayout.NORTH);
　　getContentPane().add(scrollPane, BorderLayout.CENTER);

　　pack();
　}

　public static void main(String[] args) {
　　TestPanels tp = new TestPanels();
　　tp.show();
　}

}

　　运行这个程序，并用鼠标拖动那个名为“cover”的子窗口，我们会发现一个非常有趣的现象，如图：

Java 图形用户界面设计（图一）

　　显然 cover 子窗口是在 controls 子窗口之上的，但是它只罩盖住了 Swing Button，没有罩盖住 AWT Button。再看一会儿，你是不是有这样一种感觉：Swing Button 是“画”上去的，而 AWT Button 则是“贴”上去的。这就是二者混用造成层次错乱的一个例子。

　　Swing 组件有美观、易用、组件量大等特点，也有缺点——使用 Swing 组件的程序通常会比使用 AWT 组件的程序运行更慢。但是大家都还是更喜欢用 Swing 组件，原因何在？因为随着计算机硬件的升级，一点点速度已经不是问题。相反的，用户更需要美观的用户界面，开发人员则更需要易用的开发组件。

　　——好，我这就来教你使用 Swing 组件开发图形用户界面的 Java 应用程序。　　二. 框架、监听器和事件

　　框架 (Frame) 是 Java 图形用户界面的基础，它就是我们通常所说的窗口，是 Windows/XWindow 应用程序的典型特征。说到 Windows/XWindow，大家很轻易联想到“事件 (Event) 驱动”。Java 的图形用户界面正是事件驱动的，并且由各种各样的监听器 (Listener) 负责捕捉各种事件。

　　假如我们需要对某一个组件的某种事件进行捕捉和处理时，就需要为其添加监听器。比如，我们要在一个窗口 (JFrame) 激活时改变它的标题，我们就需要为这个窗口 (JFrame 对象) 添加一个可以监听到“激活窗口”这一事件的监听器——WindowListener。

　　怎么添加监听器呢？这通常由组件类提供的一个 addXXXXXListener 的方法来完成。比如 JFrame 就提供有 addWindowListener 方法添加窗口监听器 (WindowListener)。

　　一个监听器经常不只监听一个事件，而是可以监听相关的多个事件。比如 WindowListener 除了监听窗口激活事件 (windowActivate) 之外，还可以监听窗口关闭事件 (windowClosing) 等。那么这些事件怎么区分呢？就靠重载监听器类 (Class) 的多个方法 (Method) 了，监听器监听到某个事件后，会自动调用相关的方法。我们只要重载这个方法，就可以处理相应的事件了。

　　不妨先看一个例子：

/**
* TestFrame.java
* @author Fancy
*/
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;

public class TestFrame extends JFrame {

　PRivate int counter = 0;

　public TestFrame() {
　　/* 使用匿名类添加一个窗口监听器 */
　　addWindowListener(new WindowAdapter() {
　　public void windowClosing(WindowEvent e) {
　　　System.out.println("Exit when Closed event");
　　　System.exit(0); //退出应用程序
　　}

　　public void windowActivated(WindowEvent e) {
　　　setTitle("Test Frame " + counter++); // 改变窗口标题
　　}
　});

　setResizable(false); // 设置窗口为固定大小
　setSize(200, 150);
}

　public static void main(String[] args) {
　　TestFrame tf = new TestFrame();
　　tf.show();
　}

}

　　这个例子中，我们设计了一个窗口类(public class TestFrame extends JFrame { ...)，并且为这个窗口添加了一个窗口监听器 (addWindowListener(new WindowAdapter() ...)。而我们添加的这个窗口监听器主要监听了两个事件：窗口关闭 (public void windowClosing(WindowEvent e) ...) 和窗口激活 (public void windowActivated(WindowEvent e) ...)。在窗口关闭事件中我们退出了整个应用程序(System.exit(0);)，而在窗口激活事件中，我们改变了窗口的标题 (setTitle("Test Frame " + counter++);)。最后，我们在 main 方法中显示了这窗口类的一个实例，运行得到下图所示的结果：

Java 图形用户界面设计（图二）

　　这个程序的运行结果就是一个什么东西都没有加的框架，也就是一个空窗口。那么，你知道显示一个窗口最主要的几句代码吗？不知道没关系，我来告诉你，显示一个窗口只需要做三件事：生成实例(对象) -> 设置大小 -> 显示，相应的，就是下面的三句代码：

　　JFrame frame = new JFrame("Frame's Title");
　　frame.setSize(400, 300);
　　frame.show();
　　也许你会说：第一句的意思我清楚，第三句的意思我也明白，为什么一定要第二句呢？其实想想也就明白了，叫你画一个没法有大小的矩形你能画出来吗？不能。同样，没有大小的窗口，怎么显示？所以我们需要用 setSize(int width, int height) 方法为其设置大小。我们还有另一种方法：用 JFrame 的 pack() 方法让它自己适配一个大小。pack() 在多数时候是令人满足的，但有时，它也会让你哭笑不得——多试试就知道了。
　　在 JFrame 中，我们使用 addWindowListener 方法加入一个监听器 WindowListener (addWindowListener(new WindowAdapter() ...) 去监听发生在 JFrame 上的窗口事件。WindowListener 是一个接口，在 java.awt.event 这个包中，但是上例中好象并没有使用 WindowListener，而是使用的 WindowsAdapter 吧，这是怎么回事？

　　WindowAdapter 是 WindowsListener 接口的一个最简单的实现，也在包 java.awt.event 中。假如我们直接使用 WindowListener 产生一个匿名类，需要实现它的每一个方法 (一共 7 个)。但 WindowAdapter 作为 WindowListener 最简单的实现，已经实现了它的每一个方法为空方法 (即只包含空语句，或者说没有语句的方法)。用 WindowAdapter 就只需要重载可能用到的方法 (上例中只有 2 个) 就行了，而不需要再去实现每一个方法。优点显而易见——减少代码量。

　　在 JFrame 上发生的窗口事件 (WindowEvent) 包括：

windowActivated(WindowEvent e)窗口得到焦点时触发windowClosed(WindowEvent e)窗口关闭之后触发windowClosing(WindowEvent e)窗口关闭时触发windowDeactivated(WindowEvent e)窗口失去焦点时触发windowDeiconified(WindowEvent e) windowIconified(WindowEvent e) windowOpened(WindowEvent e)窗口打开之后触发
　　上例重载了其中两个方法。假如在上例运行产生的窗口和另外一个应用程序窗口之间往返切换 (在 Windows 操作系统中你可以使用 Alt+Tab 进行切换)……试试看，你发现了什么？有没有现我们的示例窗口标题上的数字一直在增加，这便是在 windowActivated 事件中 setTitle("Test Frame " + counter++); 的功劳。

　　而另一个事件处理函数 windowClosing 中的 System.exit(0) 则保证了当窗口被关闭时退出当前的 Java 应用程序。假如不作这样的处理会怎样呢？试验之后你会发现，窗口虽然关闭了，但程序并没有结束，但此时，除了使用 ^C 强行结束之外，恐怕也没有其它办法了。所以，这一点非常重要：假如你想在关闭窗口的时候退出应用程序，需要你自己写代码处理 windowClosing 事件。……也不尽然，其实还有另外一个更简单的办法，让 JFrame 自己处理这件事——你只需要如下调用 JFrame 的 setDefaultCloseOperation 即可：

　　frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
　　我们可以在 JFrame 对象中添加 AWT 或者 Swing 组件。但是，虽然它有 add 方法，却不能直接用于添加组件，否则会抛出异常——不信就试试。造成这个现象的原因只有一个解释：JFrame 不是一个容器，它只是一个框架。那么，应该怎么添加组件呢？

　　JFrame 有一个 Content Pane，窗口是显示的所有组件都是添加在这个 Content Pane 中。JFrame 提供了两个方法：getContentPane 和 setContentPane 就是用于获取和设置其 Content Pane 的。通常我们不需要重新设置 JFrame 的 Content Pane，只需要直接获取这个 Content Pane 来添加组件等。如：(new JFrame()).getContentPane().add(new Button("test button"));
　　三. 按钮、切换按钮、复选按钮和单选按钮

　　按钮，就是按钮，不会连按钮都不知道吧？

　　切换按钮，有两种状态的按钮，即按下状态和弹起状态，若称为选择状态或未选择状态。

　　复选按钮，又叫复选框，用一个小方框中是否打勾来表示两种状态。

　　单选按钮，又叫收音机按钮，以小圆框打点表示被选中。常成组出现，一组单选按钮中只有一个能被选中。

　　发现什么了吗？——对了，这一部分是在讲各种各样的按钮，而且后三种按钮都有两种状态。先看看这些按钮都长成什么样：

Java 图形用户界面设计（图三）

　　上图中，从上到下，依次就是按钮、切换按钮、复选按钮和单选按钮。图示的窗口，就是下面这个例子的运行结果：

/**
* TestButtons.java
* @author Fancy
*/
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;

public class TestButtons {

　JFrame frame = new JFrame("Test Buttons");
　JButton jButton = new JButton("JButton"); //按钮
　JToggleButton toggle = new JToggleButton("Toggle Button"); //切换按钮
　JCheckBox checkBox = new JCheckBox("Check Box"); //复选按钮
　JRadioButton radio1 = new JRadioButton("Radio Button 1"); //单选按钮
　JRadioButton radio2 = new JRadioButton("Radio Button 2");
　JRadioButton radio3 = new JRadioButton("Radio Button 3");
　JLabel label = new JLabel("Here is Status, look here."); //不是按钮，是静态文本

　public TestButtons() {
　　frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
　　frame.getContentPane().setLayout(new java.awt.FlowLayout());

　　/* 为一般按钮添加动作监听器 */
　　jButton.addActionListener(new ActionListener() {
　　public void actionPerformed(ActionEvent ae) {
　　　label.setText("You clicked jButton");
　　}
　});

　/* 为切换按钮添加动作监听器 */
　toggle.addActionListener(new ActionListener() {
　　public void actionPerformed(ActionEvent ae) {
　　　JToggleButton toggle = (JToggleButton) ae.getSource();
　　　if (toggle.isSelected()) {
　　　　label.setText("You selected Toggle Button");
　　　} else {
　　　　label.setText("You deselected Toggle Button");
　　　}
　　}
　});

　/* 为复选按钮添加条目监听器 */
　checkBox.addItemListener(new ItemListener() {
　public void itemStateChanged(ItemEvent e) {
　　JCheckBox cb = (JCheckBox) e.getSource();
　　label.setText("Selected Check Box is " + cb.isSelected());
　}
});

　/* 用一个按钮组对象包容一组单选按钮 */
　ButtonGroup group = new ButtonGroup();
　/* 生成一个新的动作监听器对象，备用 */
　ActionListener al = new ActionListener() {
　public void actionPerformed(ActionEvent ae) {
　　JRadioButton radio = (JRadioButton) ae.getSource();
　　if (radio == radio1) {
　　　label.setText("You selected Radio Button 1");
　　} else if (radio == radio2) {
　　　label.setText("You selected Radio Button 2");
　　} else {
　　　label.setText("You selected Radio Button 3");
　　}
　}
};
　/* 为各单选按钮添加动作监听器 */
　radio1.addActionListener(al);
　radio2.addActionListener(al);
　radio3.addActionListener(al);
　/* 将单选按钮添加到按钮组中 */
　group.add(radio1);
　group.add(radio2);
　group.add(radio3);

　frame.getContentPane().add(jButton);
　frame.getContentPane().add(toggle);
　frame.getContentPane().add(checkBox);
　frame.getContentPane().add(radio1);
　frame.getContentPane().add(radio2);
　frame.getContentPane().add(radio3);
　frame.getContentPane().add(label);

　frame.setSize(200, 250);
}

　public void show() {
　　frame.show();
　}

　public static void main(String[] args) {
　　TestButtons tb = new TestButtons();
　　tb.show();
　}

}

　　除一般按钮外，其余三种按钮都有两种状态，即选择 (按下) 状态和未选择 (弹起) 状态。那么我们又该如何判定呢？切换按钮 (JToggleButton) 提供了一个 isSelected() 方法用来判定当前所处的状态，返回值为真 (true) 时表示它处于选择状态，返回值为假 (false) 时表示它处于未选择状态。而复选按钮 (JCheckBox) 和单选按钮 (JRadioButton) 都是从 JToggleButton 继续的，所以也具有 isSelected() 方法。如上例中 if (toggle.isSelected()) { ... 等。
　　单选按钮由自身的特点决定了它们必须成组出现，而且一组中只能有一个能被选中。因此我们需要用一个专门的类——ButtonGroup——来治理。添加到 ButtonGroup 的多个单选按钮中，假如有一个被选择中，同组中的其它单选按钮都会自动改变其状态为未选择状态。在 ButtonGroup 中添加按钮，是使用它的 add 方法，如上例中的 group.add(radio1);。

　　既然我们已经将多个单选按钮添加到一个 ButtonGroup 中了，那么我们是不是可以将一个包含多个单选按钮的 ButtonGroup 对象添加到 JFrame 的 Content Pane 中，以达到添加其中所有单选按钮的目的呢？不行！ButtonGroup 不是一个可显示的组件，它仅用于治理。所以，在往 JFrame 中添加一组 JRadioButton 的时候，需要一个一个的添加 JRadioButton，而不是笼统的添加一个 ButtonGroup。

　　上例中还用到了 JLabel，这不是按钮，而是一个静态文本组件，主要用于显示提示文本。要获得一个 JLabel 对象当前显示的文本内容，可以使用它的 getText() 方法；反之，要改变一个 JLabel 对象显示的文本内容，应该使用它的 setText(String text) 方法，如上例中的 label.setText("You selected Toggle Button");。

　　其实这两个方法同样可以用于 JButton 等类。比如上例中我们使用 new JButton("JButton") 构造了一个按钮 jButton，假如使用 jButton.getText() 就可以得到字符串 "JButton"。而 jButton.setText("A Button")，则可以改变按钮上显示的文字为 "A Button"。这两句代码没有写出来，你可以自己试试。

　　上例中大量使用了动作监听器 (ActionListener)。ActionListener 只监听一个事件，这个事件在其相关组件上产生了动作时被触发，因此叫作动作事件 (ActionEvent)。ActionListener 只有一个方法需要实现，就是 actionPerformed(ActionEvent ae)。按钮、切换按钮和单选按钮被单击时都会触发动作事件，引起动作监听器调用 actionPerformed 方法。因此，假如你想在单击按钮之后做什么事，当然应该重载 ActionListener 的 actionPerformed 方法了。各种按钮都提供了 addActionListener 方法以添加动作监听器。

　　复选框就要非凡一些。虽然它也有 addActionListener 方法，意味着可以使用动作监听器，但是使用之后你会发现动作监听器并没有起到预想的作用。为什么？原来，单击一个复选按钮，触发的不是动作事件，而是条目事件 (ItemEvent) 中的状态变化 (itemStateChanged) 事件，由条目监听器 (ItemListener) 监听，相应需要重载的方法是 ItemListener 的 itemStateChanged 方法。

　　上例中我们将一个名为 al 的 ActionListener 添加到了每一个单选按钮中，如何判定是哪个单选按钮触发了事件并被 al 监听到了呢？我们可以从 ActionEvent 的 getSource() 方法得到触发事件单选按钮。由于 getSource() 返回的是一个 Object 引用，虽然这个引用指向的是一个单选按钮的实例，但我们还是需要将这个引用的类型转换为 JRadioButton，如上例中的：JRadioButton radio = (JRadioButton) ae.getSource();，只有这样我们才能调用 JRadioButton 有而 Object 没有的方法。

　　同时，还需要说明的一点是，每个单选按钮都可以添加一个单独的 ActionListener 实例，而不一定要添加同一个。同样的道理，若干毫不相干的、需要添加 ActionListener 的若干组件，也可以添加同一个 ActionListener 实例。要害在于编程者对 actionPerformed 方法的重载。比如下面这段代码就为一个 JButton 对象和一个 JRadioButton 对象添加了同一个动作监听器实例：

/**
* Test.java
* @author Fancy
*/

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