第九章 窗口程序设计(1)

　　Java的抽象窗口工具包AWT(Abstract Window Toolkit)提供了创建基于窗口的图形用户界面的便利工具。它的内容相当丰富，共有60多个类和接口。利用AWT类库，用户可以方便地建立自己的窗口界面，响应并处理交互事件。

　　这一章我们将首先阐述有关窗口编程的基本概念，包括AWT的构成，窗口的布局显示以及交互事件的处理等。然后，我们通过实例介绍几个较为常用和重要的类，如菜单、对话框、滚动条等，最后还将说明如何利用AWT完成Java的动画功能。

9.1 基本概念

　　9.1.1 AWT类库的继承层次

　　图形窗口形式的用户界面不同于传统的命令行形式的用户界面，它通过“窗口”、“按钮”、“菜单”等可视的灵活方式提供人机交互的手段，更为直观和生动。Java的AWT包定义了窗口系统所显示的各种对象，既包括组织窗口屏幕元素所需的基本类，也包括图形处理，显示所需的基本类。
　　Java组织窗口元素是通过“组件”(Component)和“容器”(Container)来进行的，“组件”包括屏幕上的各种组成部件，如按钮、菜单、画布等。“容器”则是一种特殊的组件，用来放置、容纳其它组件或容器，如面板、对话框等。
　　用代表组件的最基本的类是Component。它是一个抽象类，封装定义了窗口中各种对象一系列最基本的属性和操作。除了有关菜单的类，其它所有代表窗口对象的类，都是类Component的子孙类，都继承了它的方法和性质。因而类Component的许多方法是程序中经常用的，在表9.1中列出了类Component的主要方法。

表9.1 类Component的主要方法

　　类Component的子类包括许多我们熟悉且常用的组件对象，如按钮类Button，标签类Label，选择框类Checkbox，画布类Canvas等。
　　Component还有一个特殊的子类Container作为最基本的组件容器。所有可作为容 器的窗口对象，都是由类Container或其子孙类生成的对象实体。Container的两个子类是类Window和类Panel。类Window是代表窗口的最基本的类，这又派生出两个子类：类Dialog用以制作对话框；类Frame则用以制作一般窗口。类Panel定义窗口上的子区域，用来分组安排窗口对象，更重要的，Panel是我们在第三章中提及的Java的特有程序类Applet的父类。通过Panel和Applet间的这种继承关系，Applet程序和AWT窗口环境结合在一起。因此正如我们在第三章示例中所见，Applet的外形和布局显示都是与一般窗口相似的，然而类Applet的有关内容是被封装在另一个包java.applet中的，我们将在下一章具体讲述。

　　图9.1给出的是Component的主要子类的继承层次图。

　　　　　　　　　　　┌Ｂｕｔｔｏｎ按钮
　　　　　　　　　　　├Ｃｏｎｖａｓ画布　　　　　┌─Dialog对话框
　　　　　　　　　　　├Ｃｈｏｉｃｅ弹出式列表框　├─Frame基本框
　　　　　　　　　　　├Ｃｈｅｃｋｂｏｘ选择框　　│
　　　　　　　　　　　├Ｌｉｓｔ列表框　　　　┌Window窗口
　　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ┼Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ容器┤
　　　组件　　　　　　├Ｌａｂｅｌ标签　　　　└Panel面板
　　　　　　　　　　　├ＴｅｘｔＡｒｅａ多行　　　　│
　　　　　　　　　　　├ＴｅｘｔＦｉｅｌｄ单行文本　└Applet小应用程序
　　　　　　　　　　　└Scrollbar滚动条
　　　　　　图9.1 Component主要子类继承层次图

　　AWT中中有关菜单的类独立于其它类，是从类MenuComponent中派生出来的。它们的继承关系如图9.2所示。

　　　　　　　　　　　　　　┌　MenuBar　　┌Menu普通菜单
　　　　　　　　　　　　　　│　菜单条　　　│　　│
　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　│　　└PopupMenu
　　object ─ MenuComponent┤　　　　　　　│　　　弹出式菜单
　　　对象　　　菜单组件　　└　MenuItem-─┤
　　　　　　　　　　　　　　　　菜单项　　　└checkboxMenuItem
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　可选菜单项
　　　　　　图9.2　菜单有关类继承层次图

　　AWT中的另一组类是有关图形显示的类，主要有图形类Graphics、字体类Font、颜色类Color和图像类Image。它们都从java.lang.Object类直接派出生来，完成窗口中的各种绘图、字串显示、颜色设置和图像载入功能。我们将在下面各节中结合对主要窗口组件类一起来介绍这些类。

　　9.1.2 窗口的布局与显示

　　窗口设计程序通常包括以下几方面的内容：
　　■设置基本容器窗口。
　　■设置容器布局。
　　■添加所需组件。
　　■交互事件处理。
　　1.基本窗口实例
　　我们来考察一个最简单的例子。
　　例9.1 WelcomWin.java程序文件
　　1：import java.awt.Frame;
　　2：import java.awt.Graphics;
　　3：import java.awt.enent.*;
　　4：
　　5：public class WelcomeWin extends Frame{
　　6：　public static void main(String args[]){//main方法，程序执行起点
　　7：　　WelcomeWin app=new WelcomeWin();
　　8：　}
　　9：　public WelcomeWin(){//类WelcomeWin构造方法
　　10：　　super("My First Try");
　　11：　　pack();
　　12：　　setSize(300,100);
　　13：　　addWindowListener(new MyAdapter());
　　14：　　setVisible(true);
　　15：　}
　　16：　public void paint(Graphics g){//类WelcomeWin显示方法
　　17：　　g.drawString("Welcome to Windows Programming!",50,50);
　　18：　}
　　19：}
　　20：class MyAdapter extends WindowAdapter{//类MyAdapter处理交互事件
　　21：　public void windowClosing(WindowEvent e{//窗口关闭事件
　　22：　　System.exit(0);
　　23：　}
　　24：}
　　为了建立一个窗口，首先我们需要一个容器作为窗口的基本框架，通常通过派生或使用类Frame或Applet来作这个容器。在例9.1中，我们引入并派生了类Frame，设置为基本窗口(行1,行5)。为了处理交互事件，我们还引入了包java.awt.event(行3)。
　　例9.1仍旧使用读者已经熟悉的main方法来作为执行程序的起点(行6)。然而，这里的main方法只简单的创建了一个WelcomeWin的对象，所有实际的工作都在WelcomeWin的构造方法中完成。
　　行9～15是WelcomeWin的构造方法。它首先通过行10的语句：
　　super("My First Try!");
调用类Frame的构造方法
　　Frame(String title);
其中参数
　　“My First Try!"
被设置为窗口的标题。接下来行11调用方法
　　pack();
来为窗口“打包”，根据窗口中的组件设置窗口大小，并将组件组装起来。12行语句
　　setSize(300,150);
将窗口重新设定为300×150象素单位的规格。13行的语句
　　addWindowListener(new MyAdapter());
为创建的窗口添加了一个类MyAdapter的对象作为窗口事件监听器。14行使用方法
　　setVisible(true);
显示窗口。将例9.1程序编译运行，将显示出如图9.3的窗口。
　　细心的读者也许会觉得疑惑，在WelcomeWin的main方法和构造方法中都没有显式调用行14～16的paint方法，那么是如何在窗口上显示出字串“Welcome to Windows Programming!”的呢？实际上我们定义的类WelcomeWin通过继承类Frame成为类Component的间接子类，而Component的所有子类在被显示时都将自动调用paint方法。因此我们在例9.1程序中重写的方法paint在执行setVisible时被自动调用，显示出设定的字符串。
　　同样，在发生用户操作引发的窗口事件时，类MyAdapter作为监听器的对象将自动被调用，寻找相应的处理段。类MyAdapter的定义语句段为行20～24。这个类是专用于监听窗口事件的适配器类WindowAdapter的子类：
　　class MyAdapter extends WindowAdapter
WindowAdapter是一个虚类，包含一系列处理窗口事件的虚方法。这里我们只重写了它的一个方法，即行21～23的windowClosing方法：
　　public void windowClosing(WindowEvent e)
方法所带的参数是一个WindowEvent类的对象。该类的对象代表在程序执行期间发生的窗口事件，譬如窗口的关闭或移动。本方法只处理窗口关闭事件，当用户以鼠标点击窗口最右上角的小图标，要求关闭窗口时被调用，通过语句
　　System.exit(0);
终止本次执行。这个简单的方法实际上是非常重要县城不可缺少的。读者可以尝试将程序中windowClosing方法去掉，再重新编译执行。我们发现窗口不再响应用户操作，无法将窗口关闭，处理一种“死机”状态。
　　例9.1程序展示了Java的窗口程序最基本最简单的结构，它所建立的窗口没有添加任何组件。下面我们就来进一步看看如何在窗口中添加组件，以及如何安排组件的位置。
　　2.组件和布局
　　在窗口上添加新的组件是通过调用容器基本类Container的方法
　　　　add(Component comp);
进行的，其中Component类参数comp为添加的组件。由于我们用到的所有容器都从Container派生而来，因而使用add方法是十分方便有效的。同样，安排窗口上组件的位置是通过调用Container的另一个方法。
　　　　setLayout(LayoutManager lmr);
对窗口本身设置布局来实现，其中setLayout为方法名，所带参数lmr为布局类对象。
　　在AWT中，布局类专门用以控制窗口的组件位置和大小。这样的布局类共有五种：
　　■BorderLayout
　　■CardLayout
　　■FlowLayout
　　■GridLayout
　　■GridBagLayout
　　(1)BorderLayout是Frame对象的缺省布局设置，将窗口的区域分为东、南、西、北、中五部分，如图9.4所示。相应的组件加入时要以
　　　　add(String direction,Component comp);
的形式进行，其中字符型参数direction的取值为“East”、“West”、“South”、“North”、“Center”中任一种。

　　┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
　　┃　　　　　　　Ｎｏｒｔｈ　　　　　　　　┃
　　┠－－－－┬－－－－－－－－┬－－－－－－┨
　　┃Ｗｅｓｔ│　Ｃｅｎｔｅｒ　│Ｅａｓｔ　　┃
　　┠－－－－┴－－－－－－－－┴－－－－－－┨
　　┃　　　　　　　Ｓｏｕｔｈ　　　　　　　　┃
　　┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
　　　图9.4BorderLayout示意

　　(2)FlowLayout是Panel对象的缺省布局设置，它将使容器在添加组件时以从左至右。从上至下的顺序进行。例如程序段：
　　Panel p=new Panel();
　　p.add(new Button("Button 1"));
　　p.add(new Button("Button 2"));
　　p.add(new Button("Button 3"));
依次生产三个Button对象，并将它们添加到Panel对象p中，p的显示结果如图9.5所示。

　　┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
　　┃　Ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┃
　　┃┏━━━━━━━┓┏━━━━━━━┓┏━━━━━━━┓┃
　　┃┃Ｂｕｔｔｏｎ１┃┃Ｂｕｔｔｏｎ２┃┃Ｂｕｔｔｏｎ３┃┃
　　┃┗━━━━━━━┛┗━━━━━━━┛┗━━━━━━━┛┃
　　┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛
　　　　　　　　　　图9.5　FlowLayout示意

　　(3)GridLayout以n行×m列的方格形式组织容器布局，每一格的大小是一致的。其中n，m为创建该类对象时所带的参数。例如命令
　　setLayout(new GridLayout(2,3));
设置的布局形式为2行3列，如图9.6所示。

　　┏━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┓
　　┃（０，０）┃（１，０）┃（２，０）┃
　　┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫
　　┃（０，０）┃（１，０）┃（２，０）┃
　　┗━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛
　　　　　　图9.6 GridLayout示意

　　(4)CardLayout将容器内的组件设置为类似叠放的“卡片”的形式，一次只显示一张“卡片”。最初显示的是第一张，其余各张按序放置在第一张后面。CardLayout类提供若干特殊的方法实现这些“卡片”的显示，包括：
　　next()显示下一组件
　　previous()显示前一组件
　　first()显示第一组件
　　last()显示最后一个组件
　　(5)GridBagLayout是最复杂也是最灵活的一个布局类。同GridLayout类似，它也以方格组织容器布局，然而每一个方格的大小可以是没的。用户可通过类GridBagConstraints来控制各方格的位置和大小。具体的使用我们将在后面的章节中详细叙述。
　　例9.2WindowsApp.java程序文件。
　　1:import java.awt.*;
　　2:import java.awt.event.*;
　　3://类WindowsApp实现ActionListener接口以处理按钮事件
　　4:public class WindowsApp implements ActionListener{
　　//两个用于显示的字符串
　　5:　String defaultText="Welcome to Windows Programming!";
　　6:　String alterText="You will have lots of fun in Windows!";
　　7:　Label label;//可改变显示的标签对象
　　8:
　　9: 　public static void main(String args[]){//main方法
　　10:　　WindowsApp app=new WindowsApp();
　　11:　}
　　12:
　　13:　public WindowsApp(){ //构造方法
　　14:　　Frame f=new Frame("Welcome");
　　15:　　setup(f);
　　16:　　f.pack();//为窗口打包,根据窗口中的组件设置窗口大小并将组件组装起来,是java.awt.Window的方法
　　17:　　f.setSize(260,300);
　　18:　　f.addWindowListener(new MyAdapter());
　　19:　　f.setVisible(true);
　　20:　}
　　21:　void setup(Frame f){
　　22:　　label=new Label();//设置标签
　　23:　　label.setText(defaultText);
　　24:　　Panel buttons=new Panel();
　　25:　　Button b;//设置按钮
　　26:　　buttons.add(b=new Button("Change"));
　　27:　　b.addActionListener(this);
　　28:　　buttons.add(b=new Button("Exit"));
　　29:　　b.addActionListener(this);
　　30:　　f.add("Center",label);//加入标签和按钮
　　31:　　f.add("South",buttons);
　　32:　}
　　33:
　　34:　public void actionPerformed(ActionEvent e){//处理按钮事件
　　35:　　Button b=(Button)e.getSource();
　　36:　　if("Change".equals(b.getLabel())){//改变标签显示
　　37:　　if(defaultText.equals(label.getText()))
　　38:　　label.setText(alterText);
　　39:　　else label.setText(defaultText);
　　40:　}
　　41:　else if("Exit".equals(b.getLabel()))//关闭窗口，退出
　　42:　　System.exit(0);
　　43:　}
　　44:}
　　45:class MyAdapter extends WindowAdapter{
　　46:　public void windowClosing(WindowEvent e){//处理窗口关闭事件
　　47:　　System.exit(0);
　　48:　}
　　49:}
　　在这个例子中，我们使用类Frame作为基本容器窗口，同样使用简单的main()方法作为程序执行的起点，不同的是我们在窗口中添加了三个组件：一个标签和两个按钮。语句行21～32的setup方法完成窗口的设置工作。
　　标签label首先由构造方法创建，然后通过Label类的setText方法设定标签上显示的字符串，由下列语句实现：
　　22:label=new Label();
　　23:label.setText(defaultText);
其中用于显示的字符串defaultText和alterText都定义为类WindowsApp的成员变量，在这个类里相当于全程常量使用。
　　按钮则通过在Panel类对象buttons中添加设置：
　　26:buttons.add(b=new Button("Change"));
　　28:buttons.add(b=new Button("Exit"));
其中传递给构造方法Button的字符串参数将显示在按钮上作为功能提示。由于Panel类的缺省布局为FlowLayout，两个按钮设置为左右并置的形式，且位置居于buttons的中部。最后我们将标签和按钮加入整个窗口(30～31行) 。由于Frame类的缺省布局为BorderLayout，语句
　　f.add("South",buttons);
将按钮置于屏幕下方。编译并运行例9.2程序，将在屏幕上得到显示结果如图9.7所示。
　　这里的事件处理过程也比例9.1复杂，它加入了对按钮事件的处理。在AWT中，程序执行期间某按钮被按下，产生的事件是ActionEvent类的对象。相应的监听处理接口为ActionListener，它定义的处理方法名为actionPerformed。因此为了方便的处理按钮事件，类WindowsApp完成了actionPerformed方法以实现ActionListener接口：
　　4:public class WindowsApp implements ActionListener
　　34:public void actionPerformed(ActionEvent e)
ActionEvent对象的方法getSource()返回一个Object对象，代表引发该ActionEvent事件的组件。在actionPerformed方法中，我们调用这个方法获取产生事件的组件并强制转换为Button类对象：
　　35：Button b=(Button)e.getSource();
接下来通过调用类Button的“获取按钮显示文本”方法getLabel，判别究竟是哪一个按钮被按下：
　　public String getLabel()
这里获取的文本是与各按钮被创建时传递的字符串参数一致的。当按钮“Change“按下时，标签label的显示内容变换。这通过调用类Label的方法，即下面的“取标签中的显示文本”方法getText和“设定标签显示文本”方法setText
　　public String getText()
　　public void setText(String text)
来实现。而当按钮“Exit”被按下时，同窗口关闭事件一样，撤销窗口，终止执行。读者可试着按动“Change”按钮，将得到如图9.8的改换后的显示窗口。不断按动“Change”按钮，窗口来回变换。而挥动“Exit”按钮，效果与点击右上角的图标是一样的：窗口撤销，执行结果。对关闭窗口事件的处理与例9.1一样，见行45～49。
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