Java基礎知識學習總結 -- 圖形用戶界面GUI

雖然目前Java算不上前端開發的主力，但是作為Java入門基礎的一部分，學習Java的GUI編程還是有必要的，而且可以做出一些小且有趣的圖形程序來提高學習熱情。本篇學習總結均為一個Beginner的筆記與心得，如有描述不到或錯誤之處，敬請指正。

　　目錄：

1. JavaGUI主要開發工具 -- Swing類庫的誕生與功能
2. 創建JFrame框架
3. 在框架中添加組件JComponent

　　1. JavaGUI主要開發工具 -- Swing類庫的誕生與功能

　　一個合格的Java Developer，不僅要掌握技術，還要有一定的Java歷史背景知識儲備。所以先簡要介紹一下用於JavaGUI開發的主要類庫：Swing。

　　在Java 1.0時代便有設計GUI的基本類庫Abstract Window Toolkit，簡稱AWT。AWT庫工作原理是將處理用戶界面元素的任務委派給目標平台（操作系統）的本地GUI工具箱，由本地GUI工具箱負責用戶界面元素的創建和動作。這種工作方式是有利也有弊，先說下利處：

• 處理速度可能要快一點。
• 可以適應不同的平台，“一次編寫，隨處使用”。

　　弊處：

• 觀感依賴於目標平台。
• 有些平台並沒有像Windows或Mac這樣豐富的界面組件（早期）。所以把AWT的設計工作限制在了“最小公分母”。
• 不同平台存在不同的bug。

　　1996年，Netscape創建了另一種GUI庫IFC，他的工作方式是 將用戶界面組件繪制在空白窗口上，而對等體只需要負責創建和繪制空白窗口。Sun和Netscape合作並完善了這種方式，創建了名為Swing的用戶界面庫，這便是Swing的誕生。

　　但是Swing並沒有完全取代AWT，到目前Java SE 8中依舊有AWT與Swing兩個功能類庫：

• AWT import java.awt （java包為核心包）
• Swing import javax.swing （javax包為功能擴展包）

　　Swing沒有完全取代AWT的原因是：Swing是基於AWT的架構之上，Swing僅僅是提供了能力更強大的用戶界面組件。在Swing編寫的程序中，還是需要AWT進行事件處理。簡單說就是，Swing是用戶界面類，AWT是底層機制。

AWT和Swing中框架和組件類的繼承層次

　　2.創建JFrame框架

　　Frame意為框架，也就是最頂層的窗口，可以在框架裡添加組件。我們創建一個窗口首先要創建一個框架。

JFrame的內部結構

　　注：Swing組件類都以“J”開頭，如 JButton，JFrame等，AWT組件不帶“J"。如果Swing組件和AWT組件一起用可能會導致視覺和行為的不一致。

　　現在，我們來創建一個空框架：

 1 package simpleFrame;
 2 
 3 //會用到awt和swing的類，先import。
 4 import java.awt.*;         
 5 import javax.swing.*;
 6 
 7 //創建一個SimpleFrame的類，裡面只有一個main函數，main函數裡有個事件分派線程。
 8 public class SimpleFrame {
 9     public static void main(String[] args) {
10         EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
11             public void run() {
12                 JFrame frame = new SizedFrame(); //new一個SizeFrame對象給frame變量管理，這便有了框架。SizeFrame是JFrame的子類。
13                 frame.setTitle("SimpleFrame");   //設置框架的標題.
14                 frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); //設定關閉按鈕。
15                 frame.setVisible(true);          //設定框架可見。
16             }
17         });
18     }
19 }
20 
21 //其實到這裡為止，我們可以在第12行直接new一個JFrame交給frame，但是JFrame默認框架大小是0×0，沒什麼實際意義。
22 //所以我們選擇繼承JFrame做一個子類起名SizedFrame，在這個類裡做一個構造器來設定框架的大小。
23 class SizedFrame extends JFrame {
24     
25     //構造器
26     public SizedFrame() {
27         
28         //下面四行代碼為獲取你pc屏幕的高度和寬度，交給int變量screenHeight和screenWidth。
29         Toolkit kit = Toolkit.getDefaultToolkit();
30         Dimension screenSize = kit.getScreenSize();
31         int screenHeight = screenSize.height;
32         int screenWidth = screenSize.width;
33         
34         //setSize方法由父類Component類（GUI對象的祖先）繼承而來。設定框架長寬都為屏幕的1/2.
35         //setLocationByPlatform由Window類（Frame類的父類）繼承而來。由平台（操作系統）來選擇一個合適的顯示位置。
36         setSize(screenWidth/2,screenHeight/2);
37         setLocationByPlatform(true);
38         
39         //setIconImage方法由Frame類繼承而來，設置框架圖標。
40         Image img = new ImageIcon("icon.gif").getImage();
41         setIconImage(img);
42         
43         //當然，事件分派線程裡的設定標題、設定關閉按鈕、和設定框架可見操作，也可以放在構造器裡來做。
44     }
45 }

　　Windows 10下運行：

　　3.在框架中添加組件JComponent

　　在Java中，Frame被設計成放置組件的容器，可以將用戶界面元素放置其中，JComponent就是一種組件（component本身就意為組件）。所以，現在我們可以在JComponent中書寫一些文字，並將其放置在Frame中：

 1 package notHelloWorld;
 2 
 3 import java.awt.*;
 4 import javax.swing.*;
 5 
 6 public class NotHelloWorld {
 7     public static void main(String[] args) {
 8         EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
 9             public void run() {
10                 JFrame frame = new NotHelloWorldFrame();
11                 frame.setTitle("NotHelloWorld");
12                 frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
13                 frame.setVisible(true);
14             }
15         });
16     }
17 }
18 
19 class NotHelloWorldFrame extends JFrame {
20     
21     //構造器
22     public NotHelloWorldFrame() {
23         //在框架中add組件並pack。
24         //當然也可以不必擴展JFrame類，可以直接在第10行new一個JFrame對象，並在其後add組件。
25         //這裡我們沒有設置框架的長寬，因為組件JComponent有長寬，框架會根據組件的大小調整自己的長寬。
26         add(new NotHelloWorldComponent());
27         pack();
28     }
29 }
30 
31 class NotHelloWorldComponent extends JComponent {
32     public static final int MASSAGE_X = 75;
33     public static final int MASSAGE_Y = 100;
34     
35     private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
36     private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
37     
38     //必須覆蓋paintComponent方法才能讓組件自己把自己畫出來。
39     //這個方法需要一個Graphics對象，在Java中，所有繪制必須使用Graphics對象。
40     public void paintComponent(Graphics g) {
41         //畫出一個字符串，並設置自組件左上角（0，0）開始顯示的位置。
42         g.drawString("Not a 'Hello, World!' program.", MASSAGE_X, MASSAGE_Y);
43     }
44     
45     //還要覆蓋此方法以確定組件的首選長寬。
46     public Dimension getPreferredSize() {
47         return new Dimension(DEFAULT_WIDTH,DEFAULT_HEIGHT);
48     }
49 }

　　運行：