图形化用户界面（2）：Swing基础

深藏阁楼爱情的钟 2023-03-04 09:17 4阅读 0赞

大多数Swing应用都被构建在基础的JFrame内部，JFrame在你使用的任何操作系统中都可以创建视窗应用。视窗的标题可以像下面这样使用JFrame的构造器来设置：

package gui;
    
    import javax.swing.JFrame;
    
    public class HelloSwing {
    	public static void main(String[] args) {
    		JFrame frame = new JFrame("Hello Swing");
    		frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    		frame.setSize(300, 100);
    		frame.setVisible(true);
    	}
    }

setDefaultCloseOperation()告诉JFrame当用户执行关闭操作时应该做些什么。EXIT\_ON\_CLOSE常量告诉它要退出程序。如果没有这个调用，默认的行为是什么也不做，因此应用将不会关闭。setSize()以像素为单位设置视窗的尺寸。请注意最后一行：

frame.setVisible(true);

如果没有这行，你在屏幕上将什么也看不到。

我们可以通过在JFrame中添加一个JLabel来使事情变得更有趣一些：

package gui;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JLabel;
    
    public class HelloLabel {
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		JFrame frame = new JFrame("Hello Swing");
    		JLabel label = new JLabel("A Label");
    		frame.add(label);
    		frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    		frame.setSize(300, 100);
    		frame.setVisible(true);
    		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    		label.setText("Hey! This is Different!");
    	}
    }

在一秒钟之后，JLabel的文本发生了变化。尽管这对于这个小程序来说既有趣又安全，但是对于main()线程来说，直接对GUI组件编写代码并非是一种好的想法。Swing有它自己的专用线程来接受UI事件并更新屏幕，如果你从其他线程着手对屏幕进行操作，那么就可能会产生“并发”章中所描述的冲突和死锁。

取而代之的是，其他线程，例如这里是像main()这样的线程，应该通过Swing事件分发线程提交要执行的任务。你可以通过将任务提交给SwingUtilities.invokeLater()来实现这种方式，这个方法会通过事件分发线程将任务放置到（最终将得到执行的）待执行事件队列中。如果我们将这种方式应用于上面的示例，那么它就会变成下面的样子：

package gui;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JLabel;
    import javax.swing.SwingUtilities;
    
    public class SubmitLabelManipulationTask {
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		JFrame frame = new JFrame("Hello Swing");
    		final JLabel label = new JLabel("A Label");
    		frame.add(label);
    		frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    		frame.setSize(300, 100);
    		frame.setVisible(true);
    		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    		SwingUtilities.invokeLater(() -> {
    			label.setText("Hey! This is Different!");
    		});
    	}
    }

现在你再也不用直接操作JLabel了。取而代之的是，你提交一个Runnable，当事件分发线程在事件队列中获取这项任务时，它将执行实际的操作。并且在执行这个Runnable时，不会做其他任何事情，因此也就不会产生任何冲突，当然，前提是程序中的所有代码都遵循这种通过SwingUtilities.invokeLater()来提交操作的方式。这包括启动程序自身，即main()也不应该调用Swing的方法，就像上面的程序一样，它应该向事件队列提交任务。因此，所编写的恰当的程序看起来应该是下面的样子：

package gui;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JLabel;
    import javax.swing.SwingUtilities;
    
    public class SubmitSwingProgram extends JFrame {
    	JLabel label;
    
    	public SubmitSwingProgram() {
    		super("Hello Swing");
    		label = new JLabel("A Label");
    		add(label);
    		setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    		setSize(300, 100);
    		setVisible(true);
    	}
    
    	static SubmitSwingProgram ssp;
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		SwingUtilities.invokeLater(() -> {
    			ssp = new SubmitSwingProgram();
    		});
    		TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    		SwingUtilities.invokeLater(() -> {
    			ssp.label.setText("Hey! This is Different!");
    		});
    	}
    }

注意，对sleep()的调用不在构造器的内部。如果你将它放在构造器内部，JLabel的初始文本就永远都不会出现。这要是因为构造器在sleep()调用完毕和新的标签插入之前不会结束，如果sleep()在构造器的内部，或者在任何UI操作的内部，那么就意味着你在sleep()期间将中止事件分发线程，这通常是个糟糕的主意。

### 一、一个显示框架 ###

我们可以创建一个显示框架，将其用于本章剩余部分的Swing示例中，从而使得上面的想法得以结合，并减少冗余代码：

package com.buba.util;
    
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.SwingUtilities;
    
    public class SwingConsole {
    	public static void run(final JFrame f, final int width, final int height) {
    		SwingUtilities.invokeLater(() -> {
    			f.setTitle(f.getClass().getSimpleName());
    			f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    			f.setSize(width, height);
    			f.setVisible(true);
    		});
    	}
    }

这可能是一个你想要自己使用的工具，因此它被放到util类库中。要想使用它，你的应用就必须位于一个JFrame中。静态的run()方法可以将视窗的标题设置为类的简单名。

### 二、创建按钮 ###

创建一个按钮非常简单：只要用你希望出现在按钮上的标签调用JButton的构造器即可。在后面你会看到一些更有趣的功能，比如在按钮上显示图形。

一般来说，要在类中为按钮创建一个字段，以便以后可以引用这个按钮。

JButton是一个组件，它有自己的小窗口，能作为整个更新过程的一部分而自动被重绘。也就是说，你不必显式绘制一个按钮或者别的类型的控件；只要把它们放在窗体上，它们可以自动绘制自己。通常你会在构造器内部把按钮加入窗体：

package gui;
    
    import java.awt.FlowLayout;
    
    import javax.swing.JButton;
    import javax.swing.JFrame;
    
    import com.buba.util.SwingConsole;
    
    public class Button1 extends JFrame {
    	private JButton b1 = new JButton("Button 1"), b2 = new JButton("Button 2");
    
    	public Button1() {
    		setLayout(new FlowLayout());
    		add(b1);
    		add(b2);
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		SwingConsole.run(new Button1(), 200, 100);
    	}
    }

这里引入了一些新内容：在向JFrame添加任何组件之前，先给出一个新的FlowLayout类型的“布局管理器”。布局管理器是面板用来隐式地决定控件在窗体上位置的工具。JFrame通常使用BorderLayout管理布局，但这里不能使用（在本章后面部分将学习它），因为它的默认行为是每加入一个控件，将完全覆盖其他控件。FlowLayout使得控件可以在窗体上从左到右、从上到下连续均匀分布。

### 三、捕获事件 ###

如果编译并运行前面的程序。那么当按下按钮的时候，什么也不会发生。现在是必须深入进去编写一些代码以决定会发生什么事情的时候了。事件驱动编程（包含了许多关于GUI的内部）的基础，就是把事件同处理事件的代码连接起来。

在Swing中，这种关联的方式就是通过清楚地分离接口（图形组件）和实现（当和组件相关的事件发生时，你要执行的代码）而做到的。每个Swing组件都能够报告其上所有可能发生的事件，并且它能单独报告每种事件。所以，你要是对诸如“鼠标移动到按钮上”这样的事件不感兴趣的话，那么你不注册这样的事件就可以了。这种处理事件驱动编程的方式非常直接和优雅，一旦你理解了其基本概念，就能够很容易将其应用到甚至从未见过的Swing组件之上。实际上，只要是JavaBean（本章后面讨论），这个模式都适用。

首先，对所使用的组件，我们只把重点放在它感兴趣的主要事件上。对于JButton。“感兴趣的事件”就是按钮被按下。为了表明（注册）你对按钮按下事件感兴趣，可以调用JButton的addActionListener()方法。这个方法接受一个实现ActionListener接口的对象作为参数，ActionListener接口只包含一个actionPerformed()方法。所以要想把事件处理代码和JButton关联，需要在一个类中实现ActionListener接口，然后把这个类的对象通过addActionListener()方法注册给JButton。这样按钮按下的时候就会调用actionPerformed()方法（通常这也称为回调）。

但是按钮按下的时候应该有什么结果呢？我们希望看到屏幕有所改变，所以这里介绍一个新的Swing组件——JTextField。这个组件支持用户输入文本，在本例中，或者像本例一样由程序插入文本。尽管有很多方法可以创建JTextField，但是最简单的方式就是告诉构造器你所希望的文本域宽度。一旦JTextField被放置到窗体上，就可以使用setText()方法来修改它的内容（JTextField还有很多方法，不过你应该先看一下JDK文档）。下面就是其具体程序：

package gui;
    
    import java.awt.FlowLayout;
    import java.awt.event.ActionEvent;
    import java.awt.event.ActionListener;
    
    import javax.swing.JButton;
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JTextField;
    
    import com.buba.util.SwingConsole;
    
    public class Button2 extends JFrame {
    	private JButton b1 = new JButton("Button 1"), b2 = new JButton("Button 2");
    	private JTextField txt = new JTextField(10);
    
    	class ButtonListener implements ActionListener {
    		@Override
    		public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    			String name = ((JButton) e.getSource()).getText();
    			txt.setText(name);
    		}
    	}
    
    	private ButtonListener bl = new ButtonListener();
    
    	public Button2() {
    		b1.addActionListener(bl);
    		b2.addActionListener(bl);
    		setLayout(new FlowLayout());
    		add(b1);
    		add(b2);
    		add(txt);
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		SwingConsole.run(new Button2(), 200, 150);
    	}
    }

创建JTextField并把它放置在画布上的步骤，同JButton或者其他Swing组件所采用的步骤相同。这里与前面例子的不同之处在于创建一个ButtonListener对象，它实现了前面提到过的ActionListener接口。actionPerformed()方法的参数是ActionEvent类型，它包含事件和事件源的所有信息。本例中，我希望表明是哪个按钮被按下；getSource()方法产生的对象表明了事件的来源，我假设（使用类型转换）这个对象是JButton，getText()方法返回按钮上的文本，这个文本被放进JTextField，以证明当按钮按下的时候代码确实被调用了。

在构造器中，使用addActionListener()方法来将ButtonListener对象注册给两个按钮。

通常，把ActionListener实现成匿名内部类会更方便，尤其是对每个监听器类只使用一个实例的时候更是如此。可以像下面这样修改Button2.java，这里使用一个匿名内部类：

package gui;
    
    import java.awt.FlowLayout;
    import java.awt.event.ActionEvent;
    import java.awt.event.ActionListener;
    
    import javax.swing.JButton;
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JTextField;
    
    import com.buba.util.SwingConsole;
    
    public class Button2b extends JFrame {
    	private JButton b1 = new JButton("Button 1"), b2 = new JButton("Button 2");
    	private JTextField txt = new JTextField(10);
    	private ActionListener bl = new ActionListener() {
    		@Override
    		public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    			String name = ((JButton) e.getSource()).getText();
    			txt.setText(name);
    		}
    	};
    
    	public Button2b() {
    		b1.addActionListener(bl);
    		b2.addActionListener(bl);
    		setLayout(new FlowLayout());
    		add(b1);
    		add(b2);
    		add(txt);
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		SwingConsole.run(new Button2b(), 200, 150);
    	}
    }

本章中的例子倾向于（只要可能）使用匿名内部类的方式。

### 四、文本区域 ###

除了可以有多行本文以及更多的功能不同之外，JTextArea与JTextField在其他方面都很相似。JTextArea有一个比较常用的方法append()。因为可以往回滚动，所以比起在命令行程序中把文本打印到标准输出的做法，这就成为了一种进步。例如，下面的程序使用“容器深入研究”章节中的Countries生成器的输出来填充JTextArea。

package gui;
    
    import java.awt.FlowLayout;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    import javax.swing.JButton;
    import javax.swing.JFrame;
    import javax.swing.JScrollPane;
    import javax.swing.JTextArea;
    
    import com.buba.util.Countries;
    import com.buba.util.SwingConsole;
    
    public class TextArea extends JFrame {
    	private JButton b = new JButton("Add Data"), c = new JButton("Clear Data");
    	private JTextArea t = new JTextArea(20, 40);
    	private Map<String, String> m = new HashMap<>();
    
    	public TextArea() {
    		// 用完所有的数据
    		m.putAll(Countries.capitals());
    		b.addActionListener(e -> {
    			for (Map.Entry me : m.entrySet()) {
    				t.append(me.getKey() + ": " + me.getValue() + "\n");
    			}
    		});
    		c.addActionListener(e -> {
    			t.setText("");
    		});
    		setLayout(new FlowLayout());
    		add(new JScrollPane(t));
    		add(b);
    		add(c);
    	}
    
    	public static void main(String[] args) {
    		SwingConsole.run(new TextArea(), 475, 425);
    	}
    }

在构造器中，用国家及其首都名称来填充Map。注意，对于其中的两个按钮，因为在程序中你不再需要引用监听器，所以直接创建ActionListener对象并添加，而没有定义中间变量。“Add Data”按钮格式化并添加所有数据，“Clear Data”按钮使用setText()方法来清理JTextArea中的所有文本。

在JTextArea被添加到JFrame中之前，先被包装进了JScrollPane（当屏幕的文本太多的时候用它来进行滚动控制）。这么做就足以得到完整的滚动功能。由于我曾试图在其他GUI编程环境中得到类似功能，所以我对像JScrollPane这样设计良好、使用简单的组件印象非常深刻。

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