很多人印象中Java编写的程序都是通过键盘接收输入，在控制台屏幕上显示结果。其实Java还可以编写使用图形用户界面（GUI) 的程序，今天就为大家介绍一下Java的图形界面-Swing。

1，Swing 概述

• 在 Java 1.0 刚刚出现的时候，包含了一个用于基本 GUI 程序设计的类库，Sun将它称为抽象窗口工具箱（ Abstract Window Toolkit, AWT)。基本AWT库采用将处理用户界面元素的任务委派给每个目标平台（ Windows、Solaris、 Macintosh 等）的本地 GUI 工具箱的方式，由本地 GUI 工具箱负责用户界面元素的创建和动作。因此，Sun 公司的口号是“ 一次编写，随处使用”。
• 但此方法在不同平台上，操作会存在差异。要想给予用户一致的、 可预见性的界面操作方式是相当困难的。在不同平台上的 AWT 用户界面库中存在着不同的 bug。研发人员必须在每一个平号上测试应用程序， 因此人们嘲弄地将 AWT 称为“ 一次编写， 随处调试”。
• 在 1996 年，Netscape 创建了一种称为 IFC ( Internet Foundation Class) 的 GUI 库， 它采用了与 AWT 完全不同的工作方式。它将按钮、菜单这样的用户界面元素绘制在空白窗口上，而对等体只需要创建和绘制窗口。因此，Netscape 的 IFC 组件在程序运行的所有平台上的外观和动作都一样。Sun 与 Netscape 合作完善了这种方式， 创建了一个名为 Swing 的用户界面库。
• 注意：Swing 没有完全替代 AWT, 而是基于 AWT 架构之上。Swing 仅仅提供了能力更加强大的用户界面组件。 尤其在采用 Swing 编写的程序中，还需要使用基本的 AWT 处理事件。可以理解为：Swing 是指 “ 被绘制的” 用户界面类；AWT 是指像事件处理这样的窗口工具箱的底层机制。
• Swing的优势主要有：
  1. Swing 拥有一个丰富、 便捷的用户界面元素集合。
  2. Swing 对底层平台依赖的很少，因此与平台相关的 bug 很少。
  3. Swing 给予不同平台的用户一致的感觉。

2，创建框架

• 在 Java 中，顶层窗口（就是没有包含在其他窗口中的窗口）被称为框架（frame)。在 AWT 库中有一个称为 Frame 的类， 用于描述顶层窗口。这个类的 Swing 版本名为 JFrame,它扩展于 Frame 类。JFrame是极少数几个不绘制在画布上的Swing组件之一。因此，它的修改部件（按钮、标题栏、图标等）由用户的窗口系统绘制，而不是由Swing绘制。
• 本节中将介绍有关Swing的JFrame的常用方法。以下例子是给出了一个在屏幕中显示一个空框架的简单程序。

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class SimpleFrameTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        EventQueue.invokeLater(() ->
        {
            SimpleFrame frame = new SimpleFrame();
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

class SimpleFrame extends JFrame
{
    private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
    private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;

    public SimpleFrame()
    {
        setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
    }
}

• Swing类位于javax.swing包中。包名javax表示这是一个Java扩展包，而不是核心包。
• 默认情况下，框架的大小为0×0像素，这种框架没有什么实际意义。这里定义了一个子类SimpleFrame，它的构造器将框架大小设置为300×200像素。这是SimpleFrame和JFrame之间唯一的差别。
• 在SimpleFrameTest类的main方法，我们构造了一个SimpleFrame对象使它可见。
• 在每个Swing程序中，有两个技术问题需要强调
• 1，所有的Swing组件必须由事件分派线程（event dispatch thread）进行配置，线程将鼠标点击和按钮控制转移到用户接口组件。下面的代码片段是事件分派线程中的执行代码：

EventQueue.invokeLater(()->
{
    statements
});

• 2，定义一个用户关闭这个框架时的响应动作。对于这个程序而言，只让程序简单退出即可。选择这个响应动作的语句是：frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);，在包含多个框架的程序中，不能在用户关闭其中的一个框架时就让程序退出。在默认情况下，用户关闭窗口时只是将框架隐藏起来，而程序并没有终止。框架起初是不可见的，为了显示框架，main方法需要调用框架的setVisible()方法。
• 在初始化语句结束后，main方法退出。需要注意，退出main并没有终止程序，终止的只是主线程。事件分派线程保持程序处于激活状态，知道关闭框架或调用System.exit方法终止程序。

3，框架定位

• JFrame类本身只包含若干个改变框架外观的方法。当然，通过继承，从JFrame的各个超类中继承了许多用于处理框架大小和位置的方法。其中最重要的有下面几个：

  • setLocation和setBounds方法用于设置框架的位置。
  • setIconImage用于告诉窗口系统在标题栏、任务切换窗口等位置显示哪个图标。
  • setTitle用于改变标题栏的文字。
  • setResizable利用一个boolean值确定框架的大小是否允许用户改变。

• AWT和Swing中框架和组件类的继承层次

• 

3.1，框架属性

• 组件类的很多方法是以获取/设置方法对形式出现的，这样的一个获取/设置方法对被称为一种属性。属性包含属性名和类型。将get或set之后的第一个字母改为小写字母就可以得到相应的属性名。
• 针对get/set约定有一个例外：对于类型为boolean的属性，获取方法由is开头。

3.2，确定合适的框架大小

• 要记住：如果没有明确地指定框架的大小，所有框架的默认值为0×0像素。

API：java.awt.Component 1.0

• boolean isVisible()
• void setVisible(boolean b)
  • 获取或设置visible属性。组件最初是可见的，但JFrame这样的顶层组件例外。
• void setSize(int width,int height) 1.1
  • 使用给定的宽度和高度，重新设置组件的大小。
• void setLocation(int x,int y) 1.1
  • 将组件移到一个新的位置上。如果这个组件不是顶层组件，x和y左边（或者p.x和p.y）是容器坐标；否则是屏幕坐标（例如：JFrame）
• void setBounds(int x,int y,int width,int height) 1.1
  • 移动并重新设置组件的大小
• Dimension getSize() 1.1
• void setSize(Dimension d) 1.1
  • 获取或设置当前组件的size属性

API：java.awt.Window 1.0

• void toFront()
  • 将这个窗口显示在其他窗口前面 — void toBack()
  • 将这个窗口移到桌面窗口栈的后面，并相应地重新排列所有的可见窗口。
• boolean isLocationByPlatform() 5.0
• void setLocationByPlatform(boolean b) 5.0
  • 获取或设置locationByPlatform属性。这个属性在窗口显示之前被设置，由平台选择一个合适的位置。

API：java.awt.Frame 1.0

• boolean isResizable()
• void setResizable(boolean b)
  • 获取或设置resizable属性。这个属性设置后，用户可以重新设置框架的大小。
• String getTitle()
• void setTitle(String s)
  • 获取或设置title属性，这个属性确定框架标题栏中的文字
• Image getIconImage()
• void setIconImage(Image image)
  • 获取或设置iconImage属性，这个属性确定框架的图标。窗口系统可能会将图标作为框架装饰或其他部位的一部分显示。
• boolean isUndecorated() 1.4
• void setUndecorated(boolean b) 1.4
  • 获取或设置undecorated属性。这个属性设置后，框架显示中将没有标题栏或关闭按钮这样的装饰。在框架显示之前，必须调用这个方法。
• int getExtendedState() 1.4
• void setExtendedState(int state) 1.4
  • 获取或设置窗口状态。状态是下列值之一。
  • Frame.NORMAL
  • Frame.ICONIFIED
  • Frame.MAXIMINZED_HORIZ
  • Frame.MAXIMIZED_VERT
  • Frame.MAXIMIZED_BOTH

API：java.awt.Toolkit 1.0

• static Toolkit getDefaultToolkit()
  • 返回默认的工具箱
• Dimension getScreenSize()
  • 返回用户屏幕的尺寸

API：javax.swing.ImageIcon 1.2

• ImageIcon(String filename)
  • 构造一个图标，其图像存储在一个文件中
• Image getImage()
  • 获得该图标的图像

6，使用颜色

• Color类用于定义颜色。在java.awt.Color类中提供了13个预定义的常量，它们分别表示13种标准颜色

  • BLACK，BLUE，CYAN，DARK_GRAY，GRAY，GREEN，LIGHT_GRAY，MAGENTA，ORANGE，PINK，RED，WHITE，YELLOW

• 可以通过提供红、绿、蓝三色成分创建一个Color对象，以达到定制颜色的目的。三种颜色都是用0-255（也就是一个字节）之间的整型数值表示，调用Color的构造器格式为：Color(int redness,int greenness,int blueness)

API：java.awt.Color 1.0

• Color(int r,int g,int b)
  • 创建一个颜色对象
  • 参数：r 红色值（0-255）
  • 参数：g 绿色值（0-255）
  • 参数：b 蓝色值（0-255）

API：java.awt.Graphics 1.0

• Color getColor()
• void setColor(Color c)
  • 获取或改变当前的颜色。所有后续的绘图操作都使用这个新颜色
  • 参数：c 新颜色

API：java.awt.Graphics2D 1.2

• Paint getPaint()
• void setPaint(Paint p)
  • 获取或设置这个图形环境的绘制属性。Color类实现了Paint接口。因此，可以使用这个方法将绘制属性设置为纯色。
• void fill(Shape s)
  • 用当前的颜料填充该图形

API：java.awt.Component 1.0

• Color getBackground()
• void setBackground(Color c)
  • 获取或设置背景颜色
  • 参数：c 新背景颜色
• Color getForeground()
• void setForeground(Color c)
  • 获取或设置前景颜色
  • 参数：c 新背景颜色

7，文本使用特殊字体

• 如果经常选用不同的字体显示文本。人们可以通过字体名（font face name）指定一种字体。字体名由"Helvetica"这样的字体家族名（font family name）和一个可选的"Bold"后缀组成。例如："Helvetica"和"Helvetica Bold"属于"Helvetica"家族的字体。
• 想知道某台计算机上允许使用的字体，需要调用GraphicsEnvironment类中的getAvailableFontFamilyNames方法。这个方法将返回一个字符型数组，其中包含了所有可用的字体名。

import java.awt.*;

public class ListFonts
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String[] fontNames = GraphicsEnvironment
                .getLocalGraphicsEnvironment()
                .getAvailableFontFamilyNames();
        for (String fontName : fontNames)
        {
            System.out.println(fontName);
        }
    }
}

API：java.awt.Font 1.0

• Font(String name,int style,int size)
  • 创建一个新字体对象
  • 参数：name 字体名。不是字体名（例如，“Helvetica Bold”），就是逻辑字体名（例如，“Serif”，“SansSerif”）
  • 参数：style 字体风格（Font.PLAIN，Font.BOLD，Font.ITALIC或Font.BOLD+Font.ITALIC）
  • 参数：size 字体大小
• String getFontName()
  • 返回字体名，例如，“Helvetica Bold”
• String getFamily()
  • 返回字体家族名，例如，“Helvetica”
• String getName()
  • 如果采用逻辑字体名创建字体，将返回逻辑字体，例如，“SansSerif”；否则，返回字体名。
• Font deriveFont(int style) 1.2
• Font deriveFont(float size) 1.2
• Font deriveFont(int style,float size) 1.2
  • 返回一个新字体，除给定大小和字体风格外，其余与原字体一样

API：java.awt.font.LineMetrics 1.2

• float getLeading()
  • 返回字体的行间距-从一行文本底端到下一行文本顶端之间的空隙
• float getHeight()
  • 返回字体的总高度-两条文本基线之间的距离（下坡度+行间距+上坡度）

API：java.awt.Graphics 1.0

• Font getFont()
• void setFont(Font font)
  • 获取或设置当前的字体。这种字体将被应用与后续的文本绘制操作中。
  • 参数：font 一种字体
• void drawString(String str,int x,int y)
  • 采用当前字体和颜色绘制一个字符串
  • 参数：str 将要绘制的字符串
  • 参数：x 字符串开始的x坐标
  • 参数：y 字符串开始的y坐标

8，显示图像

• 对于照片这样的复杂图像来说，通常都是由扫描仪或特殊的图像处理软件生成的。
• 一旦图像保存在本地或网络上，就可以将它们读到Java应用程序中，并在Graphic对象上进行显示。
• 以下例子：在一个窗口中平铺显示了一幅图像。这里采用paintComponent方法来实现平铺显示。它的基本过程为：先在左上角显示图像的一个拷贝，然后使用copyArea将其拷贝到整个窗口。

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class ImageTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        JFrame frame = new ImageFrame();
        frame.setTitle("ImageTest");
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setVisible(true);
    }
}

/*
 * A frame with an image component
 * */
class ImageFrame extends JFrame
{
    public ImageFrame()
    {
        add(new ImageComponent());
        pack();
    }
}

/*
 * A component that displays a tiled image
 * */
class ImageComponent extends JComponent
{
    private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
    private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
    private Image image;

    public ImageComponent()
    {
        image = new ImageIcon("blue-ball.gif").getImage();
    }

    public void paintComponent(Graphics g)
    {
        if (image == null)
        {
            return;
        }

        int imageWidth = image.getWidth(this);
        int imageHeight = image.getHeight(this);

        //draw the image in the upper-left corner

        g.drawImage(image, 0, 0, null);

        //tile the image across the component

        for (int i = 0; i * imageWidth <= getWidth(); i++)
        {
            for (int j = 0; j * imageHeight <= getHeight(); j++)
            {
                if (i + j > 0)
                {
                    g.copyArea(0, 0, imageWidth, imageHeight, i * imageWidth, j * imageHeight);
                }
            }
        }
    }

    public Dimension getPreferredSize()
    {
        return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
    }
}