【Java复习】第七讲 Swing用户界面设计

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。