第七讲 Swing用户界面设计

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课前索引

【课前思考】
  1. 什么是Swing?它和AWT比有什么优点?使用上有什么区别?
  2. Swing的组件层次结构有什么特点?是如何实现的?
  3. Swing有哪些常用组件?怎么用?
  4. Swing有几种容器?其功能特性是什么?
  5. Swing的布局管理器有哪些特点,与AWT有哪些区别?

7.1 Swing简介

7.1.1 简介
  第五讲中我们学习了AWT,AWT是Swing的基础。Swing的产生主要原因就是AWT不能满足图形化用户界面发展的需要。AWT设计的初衷是支持开发小应用程序的简单用户界面。例如AWT缺少剪贴板、打印支持、键盘导航等特性,而且原来的AWT甚至不包括弹出式菜单或滚动窗格等基本元素。
  此外AWT还存在着严重的缺陷,人们使AWT适应基于继承的、具有很大伸缩性的事件模型,基于同位体的体系结构也成为其致命的弱点。
  随着发展的需要,Swing出现了,Swing组件几乎都是轻量组件,与重量组件相比,没有本地的对等组件,不像重量组件要在它们自己的本地不透明窗体中绘制,轻量组件在它们的重量组件的窗口中绘制。

Swing是由100%纯Java实现的,Swing组件是用Java实现的轻量级( light-weight)组件,没有本地代码,不依赖操作系统的支持,这是它与AWT组件的最大区别。由于AWT组件通过与具体平台相关的对等类(Peer)实现,因此Swing比AWT组件具有更强的实用性。Swing在不同的平台上表现一致,并且有能力提供本地窗口系统不支持的其它特性。

Swing采用了一种MVC的设计范式,即"模型-视图-控制"(Model-View-Controller),其中模型用来保存内容,视图用来显示内容,控制器用来控制用户输入。

在AWT组件中,由于控制组件外观的对等类与具体平台相关,使得AWT组件总是只有与本机相关的外观。Swing使得程序在一个平台上运行时能够有不同的外观。用户可以选择自己习惯的外观。

7.1.2 Swing的类层次结构

在javax.swing包中,定义了两种类型的组件:顶层容器(JFrame,JApplet,JDialog和JWindow)和轻量级组件。Swing组件都是AWT的Container类的直接子类和间接子类。

java.awt.Component
    -java.awt.Container
       -java.awt.Window
          -java.awt.Frame-javax.swing.JFrame
          -javax.Dialog-javax.swing.JDialog
          -javax.swing.JWindow
       -java.awt.Applet-javax.swing.JApplet
       -javax.swing.Box
       -javax.swing.Jcomponet

swing包是Swing提供的最大包,它包含将近100个类和25个接口,几乎所有的Swing组件都在swing包中,只有JtableHeader和   JtextComponent是例外,它们分别在swing.table和swing.text中。
  swing.border包中定义了事件和事件监听器类,与AWT的event包类似。它们都包括事件类和监听器接口。
  swing.pending包包含了没有完全实现的Swing组件。
  swing.table包中主要包括了表格组建(JTable)的支持类。
  swing.tree同样是JTree的支持类。
  swing.text、swing.text.html、swing.text.html.parser和swing.text.rtf都是用于显示和编辑文档的包。

7.1.3 Swing组件的多样化

Swing是AWT的扩展,它提供了许多新的图形界面组件。Swing组件以"J"开头,除了有与AWT类似的按钮(JButton)、标签(JLabel)、复选框(JCheckBox)、菜单(JMenu)等基本组件外,还增加了一个丰富的高层组件集合,如表格(JTable)、树(JTree)。

7.1.4 MVC(Model-View-Control)体系结构
  Swing胜过AWT的主要优势在于MVC体系结构的普遍使用。在一个MVC用户界面中,存三个通讯对象:模型、视图和控件。模型是指定的逻辑表示法,视图是模型的可视化表示法,而控件则指定了如何处理用户输入。当模型发生改变时,它会通知所有依赖它的视图,视图使用控件指定其相应机制。

为了简化组件的设计工作,在Swing组件中视图和控件两部分合为一体。每个组件有一个相关的分离模型和它使用的界面(包括视图和控件)。比如,按钮JButton有一个存储其状态的分离模型ButtonModel对象。组件的模型是自动设置的,例如一般都使用JButton 而不是使用ButtonModel 对象。另外,通过Model类的子类或通过实现适当的接口,可以为组件建立自己的模型。把数据模型与组件联系起来用setModel( )方法。
  MVC是现有的编程语言中制作图形用户界面的一种通用的思想,其思路是把数据的内容本身和显示方式分离开,这样就使得数据的显示更加灵活多样。比如,某年级各个班级的学生人数是数据,则显示方式是多种多样的,可以采用柱状图显示,也可以采用饼图显示,也可以采用直接的数据输出。因此在设计的时候,就考虑把数据和显示方式分开,对于实现多种多样的显示是非常有帮助的。

7.1.5 可存取性支持

所有Swing组件都实现了Accessible接口,提供对可存取性的支持,使得辅助功能如屏幕阅读器能够十分方便的从Swing组件中得到信息。

7.1.6 支持键盘操作

在Swing组件中,使用JComponent类的registerKeyboardAction()方法,能使用户通过键盘操作来替代鼠标驱动GUI上Swing组件的相应动作。有些类还为键盘操作提供了更便利的方法。即设定热键。

7.1.7 设置边框

对Swing组件可以设置一个和多个边框。Swing中提供了各式各样的边框供用户选用,也能建立组合边框或自己设计边框。一种空白边框可以增大组件,协助布局管理器对容器中的组件进行合理的布局。

7.1.8 使用图标(Icon)

与AWT的部件不同,许多Swing组件如按钮、标签,除了使用文字外,还可以使用图标修饰自己。

例7.1:
  import javax.swing.*; //引入Swing包名
             //import com.sun.java.swing.*;
             //使用JDK 1.2 Beta 4版和所有Swing 1.1 Beta 3
             //之前的版本,引入Swing包名用此方法。
  import java.awt.*;
  import java.awt.event.*;
  public class SwingApplication {
    private static String labelPrefix = "Number of button clicks: ";
    private int numClicks = 0; //计数器,计算点击次数
    public Component createComponents() {
      final JLabel label = new JLabel(labelPrefix + "0 ");

      JButton button = new JButton("I'm a Swing button!");
    button.setMnemonic(KeyEvent.VK_I); //设置按钮的热键为'I'
    button.addActionListener(new ActionListener() {
      public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        numClicks++;
        label.setText(labelPrefix + numClicks);
                 //显示按钮被点击的次数
      }
    });
    label.setLabelFor(button);

    /* 在顶层容器及其内容之间放置空间的常用办法是把内容添加到Jpanel上,而Jpanel本身没有边框的。*/
    JPanel pane = new JPanel();
    pane.setBorder(BorderFactory.createEmptyBorder(
              30, //top
              30, //left
              10, //bottom
              30) //right
              );
     pane.setLayout(new GridLayout(0, 1)); //单列多行
     pane.add(button);
     pane.add(label);
     return pane;
  }

  public static void main(String[] args) {
     try {
       UIManager.setLookAndFeel(
         UIManager.getCrossPlatformLookAndFeelClassName());
                          //设置窗口风格
     } catch (Exception e) { }

     //创建顶层容器并添加内容.
     JFrame frame = new JFrame("SwingApplication");
     SwingApplication app = new SwingApplication();
     Component contents = app.createComponents();
     frame.getContentPane().add(contents, BorderLayout.CENTER);

     //窗口设置结束,开始显示
     frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
                      //匿名类用于注册监听器
       public void windowClosing(WindowEvent e) {
         System.exit(0);
       }
     });
     frame.pack();
     frame.setVisible(true);
   }
  }

7.1.9 Swing程序结构简介

Swing的程序设计一般可按照下列流程进行:
  1. 引入Swing包
  2. 选择"外观和感觉"
  3. 设置顶层容器
  4. 设置按钮和标签
  5. 向容器中添加组件
  6. 在组件周围添加边界
  7. 进行事件处理

7.2 Swing组件和容器

7.2.1 组件的分类

Jcomponent是一个抽象类,用于定义所有子类组件的一般方法,其类层次结构如下所示:
   java.lang.Object
       |
       +--java.awt.Component
            |
            +--java.awt.Container
                |
                +--javax.swing.JComponent
  并不是所有的Swing组件都继承于JComponent类,JComponent类继承于Container类,所以凡是此类的组件都可作为容器使用。

组件从功能上分可分为:
  1) 顶层容器:JFrame,JApplet,JDialog,JWindow共4个
  2) 中间容器:JPanel,JScrollPane,JSplitPane,JToolBar 
  3) 特殊容器:在GUI上起特殊作用的中间层,如JInternalFrame,JLayeredPane,JRootPane.
  4) 基本控件:实现人际交互的组件,如Jbutton, JComboBox, JList, JMenu, JSlider, JtextField。
  5) 不可编辑信息的显示:向用户显示不可编辑信息的组件,例如JLabel, JProgressBar, ToolTip。
  6) 可编辑信息的显示:向用户显示能被编辑的格式化信息的组件,如JColorChooser, JFileChoose, JFileChooser, Jtable, JtextArea。

  JComponent类的特殊功能又分为:
  1) 边框设置:使用setBorder()方法可以设置组件外围的边框,使用一个EmptyBorder对象能在组件周围留出空白。

2) 双缓冲区:使用双缓冲技术能改进频繁变化的组件的显示效果。与AWT组件不同,JComponent组件默认双缓冲区,不必自己重写代码。如果想关闭双缓冲区,可以在组件上施加setDoubleBuffered(false)方法。
  3) 提示信息:使用setTooltipText()方法,为组件设置对用户有帮助的提示信息。
  4) 键盘导航:使用registerKeyboardAction( ) 方法,能使用户用键盘代替鼠标来驱动组件。JComponent类的子类AbstractButton还提供了便利的方法--用setMnemonic( )方法指明一个字符,通过这个字符和一个当前L&F的特殊修饰共同激活按钮动作。
  5) 可插入L&F:每个Jcomponent对象有一个相应的ComponentUI对象,为它完成所有的绘画、事件处理、决定尺寸大小等工作。 ComponentUI对象依赖当前使用的L&F,用UIManager.setLookAndFeel( )方法可以设置需要的L&F.
  6) 支持布局:通过设置组件最大、最小、推荐尺寸的方法和设置X、Y对齐参数值的方法能指定布局管理器的约束条件,为布局提供支持。

7.2.2 使用Swing的基本规则

与AWT组件不同,Swing组件不能直接添加到顶层容器中,它必须添加到一个与Swing顶层容器相关联的内容面板(content pane)上。内容面板是顶层容器包含的一个普通容器,它是一个轻量级组件。基本规则如下:
  (1)把Swing组件放入一个顶层Swing容器的内容面板上
  (2)避免使用非Swing的重量级组件。


  对JFrame添加组件有两种方式:
  1) 用getContentPane( )方法获得JFrame的内容面板,再对其加入组件:frame.getContentPane().add(childComponent)
  2) 建立一个Jpanel或 JDesktopPane之类的中间容器,把组件添加到容器中,用setContentPane()方法把该容器置为JFrame的内容面板:
    Jpanel contentPane=new Jpanel( );
    ……//把其它组件添加到Jpanel中;
    frame.setContentPane(contentPane);
    //把contentPane对象设置成为frame的内容面板

7.2.3 各种容器面板和组件

7.2.3.1. 根面板(JRootPane)

根面板由一个玻璃面板(glassPane)、一个内容面板(contentPane)和一个可选择的菜单条(JMenuBar)组成,而内容面板和可选择的菜单条放在同一分层。玻璃面板是完全透明的,缺省值为不可见,为接收鼠标事件和在所有组件上绘图提供方便。
  根面板提供的方法:
  Container getContentPane(); //获得内容面板
  setContentPane(Container); //设置内容面
  JMenuBar getMenuBar( ); //活动菜单条
  setMenuBar(JMenuBar); //设置菜单条
  JLayeredPane getLayeredPane(); //获得分层面板
  setLayeredPane(JLayeredPane); //设置分层面板
  Component getGlassPane(); //获得玻璃面板
  setGlassPane(Component); //设置玻璃面板

7.2.3.2 分层面板(JLayeredPane)

Swing提供两种分层面板:JlayeredPane和JDesktopPane。 JDesktopPane是JLayeredPane的子类,专门为容纳内部框架(JInternalFrame)而设置。
  向一个分层面板种添加组件,需要说明将其加入哪一层,指明组件在该层中的位置:add(Component c, Integer Layer, int position)。

7.2.3.3 面板(JPanel)

面板(JPanel)是一个轻量容器组件,用法与Panel相同,用于容纳界面元素,以便在布局管理器的设置下可容纳更多的组件,实现容器的嵌套。Jpanel, JscrollPane, JsplitPane, JinteralFrame都属于常用的中间容器,是轻量组件。Jpanel的缺省布局管理器是FlowLayout。

7.2.3.4 滚动窗口(JScrollPane)

JscrollPane是带滚动条的面板,主要是通过移动JViewport(视口)来实现的。JViewport是一种特殊的对象,用于查看基层组件,滚动条实际就是沿着组件移动视口,同时描绘出它在下面"看到"的内容。

7.2.3.5 分隔板(JSplitPane)

JSplitPane提供可拆分窗口,支持水平拆分和垂直拆分并带有滑动条。

常用方法有:
  addImpl(Component comp,Object constraints,int index)//增加指定的组件
  setTopComponent(Component comp) //设置顶部的组件
  setDividerSize(int newSize) //设置拆分的大小
  setUI(SplitPaneUI ui) //设置外观和感觉

7.2.3.6 选项板(JTabbedPane)


JTabbedPane提供一组可供用户选择的带有标签或图标的开关键。常用方法:
add(String title,Component component) //增加一个带特定标签的组件
addChangeListener(ChangeListener l) //选项板注册一个变化监听器

7.2.3.7 工具栏(JtoolBar)

JtoolBar是用于显示常用工具控件的容器。用户可以拖拽出一个独立的可显示工具控件的窗口。
  常用方法有:
       JToolBar(String name) //构造方法
       getComponentIndex(Component c) //返回一个组件的序号
       getComponentAtIndex(int i) //得到一个指定序号的组件

7.2.3.8 内部框架(JInternalFrame)

 内部框架JInternalFrame就如同一个窗口在另一个窗口内部,其特点如下:
  1) 必须把内部框架添加到一个容器中(通常为JDesktopPane),否则不显示;
  2) 不必调用show()或setVisible()方法,内部框架随所在的容器一起显示;
  3) 必须用setSize()或pack()或setBounds方法设置框架尺寸,否则尺寸为零,框架不能显示;
  4) 可以用setLocation()或setBounds( ) 方法设置内部框架在容器中的位置,缺省值为0,0,即容器的左上角;
  5) 象顶层JFrame一样,对内部框架添加组件也要加在它的内容面板上;
  6) 在内部框架中建立对话框,不能使用JDialog作为顶层窗口,必须用JOptionPane或JInternalFrame;
  7) 内部框架不能监听窗口事件,可以通过监听与窗口事件类似的内部框架(JInternalFrameEvent)处理内部框架窗口的操作。
  JFrame frame=new JFrame("InternalFrameDemo"); //实例化窗口
  JDesktopPane desktop=new JDesktopPane(); //实例化容器JDesktopPane
  MyInternalFrame myframe=new MyInternalFrame(); //实例化内部窗口
  desktop.add(myframe); //把内部窗口添加到容器中
  myframe.setSelected(true); //内部面板是可选择的
  frame.setContentPane(desktop); //把desktop设为frame的内容面板

7.2.3.9 按钮(Jbutton)

按钮是一个常用组件,按钮可以带标签或图象。

常用的构造方法有:
  JButton(Icon icon) //按钮上显示图标
  JButton(String text) //按钮上显示字符
  JButton(String text, Icon icon) //按钮上既显示图标又显示字符

7.2.3.10 复选框(JCheckBox)

7.2.3.11 单选框(JRadioButton)

7.2.3.12 选择框(JComboBox)

JComboBox每次只能选择其中的一项,但是可编辑每项的内容,而且每项的内容可以是任意类,而不再局限于String。

7.2.3.13 文件选择器(JFileChooser)

JFileChooser内建有"打开","存储"两种对话框,还可以自己定义其他种类的对话框。

7.2.3.14 标签(JLabel)

7.2.3.15 列表(List)

适用于数量较多的选项以列表形式显示,里面的项目可以由任意类型对象构成。支持单选和多选。

7.2.3.16 菜单(JMenu)

JMenu与AWT的菜单Menu的不同之处是它可以通过setJMenuBar(menubar)将菜单放置到容器中的任意地方。

7.2.3.17 进程条(JProgressBar)

7.2.3.18 滑动条(JSlider)

滑动条使得用户能够通过一个滑块的来回移动来输入数据。

7.2.3.19 表格(JTable)

表格是Swing新增加的组件,主要功能是把数据以二维表格的形式显示出来。使用表格,依据M-V-C的思想,最好先生成一个MyTableModel类型的对象来表示数据,这个类是从AbstractTableModel类中继承来的,其中有几个方法是一定要重写,例如getColumnCount,getRowCount,getColumnName,getValueAt。因为Jtable会从这个对象中自动获取表格显示所必需的数据,AbstractTableModel类的对象负责表格大小的确定(行、列)、内容的填写、赋值、表格单元更新的检测等等一切跟表格内容有关的属性及其操作。JTable类生成的对象以该TableModel为参数,并负责将TableModel对象中的数据以表格的形式显示出来。

  JTable类常用的方法有:
  getModel() //获得表格的数据来源对象
  JTable(TableModel dm) //dm对象中包含了表格要显示的数据
  //下列两个构造方法,第一个参数是数据,第二个参数是表格第一行中显示的内容
  JTable(object[][]rowData,object[]columnNams);
  JTable(Vector[][]rowData,Vector[]columnNams);

7.2.3.20 树(JTree)

   如果要显示一个层次关系分明的一组数据,用树状图表示能给用户一个直观而易用的感觉,JTree类如同Windows的资源管理器的左半部,通过点击可以"打开"、"关闭"文件夹,展开树状结构的图表数据。JTree也是依据M-V-C的思想来设计的,Jtree的主要功能是把数据按照树状进行显示,其数据来源于其它对象。

7.2.4 布局管理器

和AWT相同,为了容器中的组件能实现平台无关的自动合理排列,Swing也采用了布局管理器来管理组件的排放、位置、大小等布置任务,在此基础上将显示风格做了改进。
  另外一个不同点在于Swing虽然有顶层容器,但是我们不能把组件直接加到顶层容器中,Swing窗体中含有一个称为内容面板的容器(ContentPane),在顶层容器上放内容面板,然后把组件加入到内容面板中,前面已讲过如何得到和设置内容面板。
  所以,在Swing中,设置布局管理器是针对于内容面板的,另外Swing新增加了一个BoxLayout布局管理器。显示上与AWT略有不同,如下图所示:

现在简单介绍一下BoxLayout布局管理器
  BoxLayout布局管理器按照自上而下(y轴)或者从左到右(x轴)的顺序布局依次加入组件。建立一个BoxLayout对象,必须指明两个参数:被布局的容器和BoxLayout的主轴。缺省情况下,组件在纵轴方向上居中对齐。
  设置布局管理器的方法如下:
  pane.setLayout(new BoxLayout(pane,BoxLayout.Y-AXIS));

【本讲小结】

对于AWT而言,Java 1.1到Java 1.2最大的改变就是Java中所有的库。当Java 1.1版纳入新的事件模型和Java Beans时,平台被设置--现在它可以被拖放到可视化的应用程序构建工具中,创建GUI组件。另外,事件模型的设计和Bean无疑对轻松的编程和可维护的代码都非常有益。对于Swing组件而言,交叉平台GUI编程可以变成一种有意义的尝试。
  本章主要介绍了一些Swing的新特性,它和AWT相比有哪些不同的方法和应用,着重阐述了Swing的特色组件和容器,并以图形的形式给出具体描述,同时介绍了组件的分类,使用Swing的基本规则,各种容器面板以及布局管理器,由于Swing是Java2新增特性, 它对图形化用户界面提供了庞大而复杂的类库支持,要能做到开发和实用,还需做大量工作,利用API的帮助,逐步深入摸索其规律,从组件和容器入手,掌握其特色方法。从另一角度来看,Swing和AWT无论是布局管理器还是事件处理机制,以及对一些重量容器的保留和使用,都是我们非常熟悉的内容,其原理我们已在AWT一章做了详细介绍,因此,AWT作为Swing的基础,是需要很好掌握的,希望大家能在不断设计应用中摸索出新方法和新技巧。

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