搭建Java桌面应用程序原型(一)

在这篇文章里，我将描述一个Java桌面应用的原型，我把它叫做JImageing。我打算把焦点集中在应用的框架上，解释我怎么做技术上的决定和我怎么解决在开发过程中出现的问题。

　　为什么要建造一个原型？

　　很多应用程序的开发都是由于几个原因从一个原型开始的。这些原因中的第一条就是，你必须确定用现有的技术能够满足用户的需求。例如，在不用本地代码的Swing应用程序中Windows集成不能够被实现，这就导致丧失了一些Java跨平台的优势。SWT提供了一个和操作系统有限制的集成，这就允许你在很多本地平台上运行同一应用程序。在很多场合，J2SE平台提供给你需要搭建复杂桌面应用程序的丰富性能。在搭建大型Java桌面工程之前，你总是应该搭建一个原型去看J2SE是否满足应用程序的需求。

　　另一方面证明你的想法能够被实现并且你的技术决定是正确的，一个原型能够在开发过程中尽早的获得用户的反馈。原型也能帮助你估计完成你的工程所需要的时间和资源。花大量的工作去搭建一个有着菜单，对话框，拖拽特性、剪切版支持、恢复管理、打印等功能的用户接口。在开始这些工作之前，你应该知道搭建应用程序核心功能有多困难。如果你不得不用第三方自定义组件，你应该测试他们看看是否能和你的原型一起工作。如果你不得不解决扩展和性能问题，你应该通过原型状态找到解决方案。

　　用户需求

　　JImageing原型是一个桌面应用程序，这个应用程序允许你给图片注释。Email可能是最流行的“协作工具”，但是可以通过图片工具提高在截图上做注释的能力，这种图片工具可以让你画线，画矩形、椭圆并且可以写注释信息在图片上。

　　如果JImageing的用户使用一个以上的操作系统，那么对于这样的一个应用程序Java是很自然的选择。当Windows支配桌面市场的时候，有一些用户选择Mac或者Linux。例如，当Java开发者通过互联网对一个项目进行合作的时候，有一可能性是他们可以不用同一种操作系统。

　　这个用户接口非常简单，它包括一个工具栏和一个画图区。对于测试应用程序的主要功能来说足够用了。下图显示了这个接口的样子：

包和类

　　下图显示了原型代码结构。应用程序的最顶层的包仅仅包含Main类，下段再详细介绍这个类。我将要描述在将来文章中可能用到的其他类。

　　frames包囊括了描述应用程序主框架类，基于JDesktopPane的主要panel，和基于JInternalFrame文字注释类。这三个类被命名为MainFrame, MainPanel和NoteFrame。

　　paint包组织了PaintView组件和它的数据模型（被命名为PaintModel），还有ToolBarBuilder类，这个类创建应用程序的工具栏。tools子包有绘制图象对象的工具类。

　　resources包中的ResourcesSupport类是处理ToolBarResources.properties资源和来自images目录中的图标的工具类。

　　The Main Class

　　这个类实现了应用程序的main方法并且和所有的类、资源打包成一个JAR文件，这个JAR文件命名为JImageing.jar。用下面的命令进行打包：

　　jar cfm JImaging.jar m.txt com

　　com目录包含包里的类，.properties资源和.gif图标。

　　m.txt文件用Main-Class: com.devsphere.articles.desktop.Main简要说明了应用程序的主要类。

　　jar工具拷贝m.txt文件到在JImageing.jar中自动创建的META-INF/manifest.mf文件。

　　下面是Main的主要声明描述：

package com.devsphere.articles.desktop;

import com.devsphere.articles.desktop.frames.MainFrame;
import com.devsphere.articles.desktop.frames.MainPanel;

import javax.swing.UIManager;
import javax.swing.UnsupportedLookAndFeelException;

import javax.imageio.ImageIO;

import java.awt.image.BufferedImage;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import java.util.logging.Logger;

　　main()方法调用Main()构造器，设置外观，创建主要窗口然后显示它：

public class Main {
　private String args[];
　private MainFrame mainFrame;
　private MainPanel mainPanel;

　private Main(String args[]) {
　　this.args = args;
　}

　public static void main(String args[]) {
　　Main main = new Main(args);
　　main.setSystemLookAndFeel();
　　main.createFrame();
　　main.showFrame();
　}
　...
}

　　命令行可以包含一个或两个参数。用户能指定一个图片资源路径作为第一个参数。应用程序加载和显示图片，允许用户对它进行注释。如果第二个参数存在，那么应用程序保存注释过的图片到这个参数所给定的文件路径。运行应用程序，下面的命令行启动它：

java -jar JImaging.jar sourceImage annotatedImage

　　J2SE能够加载GIF，JPEG和PNG文件，但是它仅仅能保存JPEG和PNG格式的图片。你可以不用GIF格式去保存注释过的图片。

 

 设置系统外观

　　下面的setSystemLookAndFeel()方法调用了javax.swing.UIManager类的setLookAndFeel()方法：

　　它要求Swing从默认的Metal外观转换为本地外观：

private void setSystemLookAndFeel() {
　try {
　　UIManager.setLookAndFeel(
　　　UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
　} catch (UnsupportedLookAndFeelException x) {
　　log(x);
　} catch (ClassNotFoundException x) {
　　log(x);
　} catch (IllegalAccessException x) {
　　log(x);
　} catch (InstantiationException x) {
　　log(x);
　}
}

　　通常，因为setLookAndFeel()参数都有一个可用值所以不会抛出异常。然而用标准日志API任何异常都可以作为严重错误信息被记录：

private static void log(Exception x) {
　Logger.global.severe(x.getMessage());
}

　　原型安例中用全局日志是可以的，但是一个产品应该用它自己的日志，保存错误信息在文件中。

　　创建并显示主要窗口

　　createFrame()方法创建一个MainFrame实例，并且加载了图片：

private void createFrame() {
　mainFrame = new MainFrame();
　mainPanel = mainFrame.getMainPanel();
　mainPanel.updateSize();
　mainFrame.pack();
　loadImage();
}

　　updateSize()设置了由getMainPanel()获得的主要面板的合理大小。pack()方法使得主框架调整大小从而让主面板和应用程序工具栏调整到合适的大小。注意到getMainPanel()和updateSize()方法是MainFrame和MainPanel类实现的应用方法。pack()方法是从java.awt.Window中继承下来的。

　　showFrame()方法显示应用程序的主框架并且调用主panel的requestFocus()方法。没有调用requestFocus()，焦点将被工具栏中是缩放下拉框获得，这个组件不是框架的主要组件。当应用程序开始的时候，它的主要组件应该获得焦点，即使主要panel没有处理任何键盘事件。

　　在窗口关闭的时候调用setDefaultCloseOperation()，禁用这个方法的默认动作而是传递DO_NOTHING_ON_CLOSE作为参数。showFrame()方法注册自己拥有的窗口监听器以便处理窗口关闭事件。当用户关闭主要框架，监听器保存一个做过注释的图片，释放框架所占用的资源并且用System.exit(0)结束应用程序的执行。

private void showFrame() {
　mainFrame.setDefaultCloseOperation(
　　MainFrame.DO_NOTHING_ON_CLOSE);
　mainFrame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
　　public void windowClosing(WindowEvent e) {
　　　saveImage();
　　　mainFrame.dispose();
　　　System.exit(0);
　　}
　});
　mainFrame.show();
　mainPanel.requestFocus();
}

　　加载和保存图片

　　一个完成的产品将用文件对话框去加载一个源图片并且保存一个注释过的图片。在观念上，“文件打开”对话框将让拥护预览图片，“文件保存”对话框将允许他们去提供不同的参数，例如保存图片的压缩质量。Swing的标准文件对话框是基于组件JFileChooser，这个组件能够通过setAccessory()方法进行自定义，让你在文件对话框上加载你的组件。

　　在原型安例中，注意力应该在主要功能上。因此，原型通过从命令行获得加载和保存路径代替用自定义的文件对话框。javax.imageio.ImageIO类简单的read()和write()方法被用于加载和保存图片。注意，Image IO API让你知道哪种图象格式是支持的，并且你能设置例如压缩质量的参数。对于自定义文件对话框也将需要这些性质。

　　loadImage()方法读取一个图片文件，路径是由命令行第一个参数提供的，并且设置主要panel的背景图片：

private void loadImage() {
if (args.length >= 1)
try {
File file = new File(args[0]);
BufferedImage image = ImageIO.read(file);
mainPanel.getPaintView().getModel().setBackImage(image);
} catch (IOException x) {
log(x);
}
}

　　saveImage()方法获得一个主要panel的注释过的图片，并且把这个图片保存到一个文件里，路径是由命令行提供的第二个参数给出的：

private void saveImage() {
　if (args.length >= 2)
　try {
　　File file = new File(args[1]);
　　String name = file.getName();
　　int k = name.lastIndexOf('.') + 1;
　　String ext = name.substring(k);
　　BufferedImage image= mainPanel.getAnnotatedImage();
　　ImageIO.write(image, ext, file);
　} catch (IOException x) {
　　log(x);
　}
}

 

 

做技术决定

　　在开发过程中，我不得不去解决一些技术问题并且要做一些技术决定。下面的代码片段仅仅简单的进行了解释，但是他们将在我以后的文章中被详细描述。在这里重要的是去理解原型充当的角色。用你的原型去寻找技术问题的解决方案，去测试不常用的APIs，并且保证你的应用程序的性能。

　　用多层Panels

　　构建一个例如windows中的画板的图形应用程序不是非常复杂的任务。你必须处理鼠标事件、画线、画矩形和画椭圆。还要处理变形功能，比如从一个基础应用程序到一个专业级的图形编辑器要具有对图片的移动，缩放，重新排序、删除、复制、剪切和粘贴等更多的工作。你也可以想要包含一个可以进行编辑、重新控制大小和文字包装功能的文字框等等。构建自己的风格文本编辑器是没有必要的，因为Swing已经提供了一些文本组件。

　　你怎么将Swing的文本编辑器和你自己的绘图组件相集成？我考虑了两个解决方案。一个是实现一个类似于JTable所用的cell编辑器，但是如果你想改变文本框大小或者移动它就需要一点技巧了。另个一个解决方案是用JDesktopPane，把文本组件放在JInternalFrame之内。

　　用第二种解决方案的话，Swing已经提供了改变大小和移动功能，但是下面的问题是你怎么在包含文本注释的内置frame下绘制图象？并且你怎么在JDesktopPane上绘制其他简单图形，例如直线、矩形和椭圆？幸运的是，有一个简单的解决方案，因为JDesktopPane是真正的多层Panel。原型的MainPane类扩展了JDesktopPane，有两层。它们中的一个包含PaintView自定义组件，允许你绘制简单图形。另一层包含文本注释。当然，如果一个注释图片不能被程序获得，那么这个解决办法是没有意义的。MainPanel的getAnnotatedImage()方法利用下面的代码做这件事：

BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g = image.createGraphics();
printAll(g);
g.dispose();

 

 在paint()外部进行绘制

　　Swing组件的绘制通常都是在paint()内部进行或者在paint()内部调用绘制方法。当用鼠标在屏幕上绘制一个对象，可是，你不想重绘其他组件，因为这将引起应用程序运行效率低下。例如，用户用铅笔进行绘制，每个鼠标事件都让应用绘制一个小线段。在MOUSE_PRESSED和MOUSE_RELEASED之间有上百个MOUSE_DRAGGED事件。

　　当用户在屏幕仅仅绘制了一些图形时，重绘PaintView组件几百次这样的事情是不能被接受的。注意一下，PaintView处理大多数的绘制操作并且一个repaint需要所有注释包括文本注释进行重绘。正确的解决方案是当每个鼠标事件被处理时在paint()外部利用getGraphics()获得图形上下文。

protected void toolAction(MouseEvent e) {
　e.consume();
　Graphics2D g2 = (Graphics2D) getGraphics();
　float zoomFactor = model.getZoomFactor();
　g2.scale(zoomFactor, zoomFactor);
　float x = e.getX() / zoomFactor;
　float y = e.getY() / zoomFactor;
　currentTool.action(e.getID(), x, y, g2);
　g2.dispose();
}

　　PaintView组件利用鼠标监听去处理鼠标事件。上面的方法被每一个事件所调用，委托绘制currentTool对象。当鼠标释放的时候，repaint()被调用去请求整个组件的刷新。因此，用户完成图形对象绘制后paint()仅仅被调用一次。这是注册鼠标监听的代码：

protected void registerListeners() {
　addMouseListener(new MouseAdapter() {
　　public void mousePressed(MouseEvent e) {
　　　if (SwingUtilities.isLeftMouseButton(e)) {
　　　　requestFocus();
　　　　currentTool = model.createTool(AbstractTool.DRAW_STYLE);
　　　　toolAction(e);
　　　}
　　}

　　public void mouseReleased(MouseEvent e) {
　　　if (SwingUtilities.isLeftMouseButton(e)) {
　　　　toolAction(e);
　　　　model.setLastTool(currentTool);
　　　　currentTool = null;
　　　　repaint();
　　　}
　}
});

addMouseMotionListener(new MouseMotionAdapter() {
　public void mouseDragged(MouseEvent e) {
　　if (SwingUtilities.isLeftMouseButton(e))
　　　toolAction(e);
　}
});

...
}

　　PaintView类的完整代码将在以后的文章中讲述。上面代码片段仅仅展示了怎么利用原型去做技术决定。

　　总结

　　原型在应用程序开发过程中有着重要的角色，允许你测试你的想法并且尽早的获得用户反馈。我没有把原型看成是当“真正”开发开始时可以被丢弃的代码片段。反而，原型应该是你产品或者着应用的基础。这意味着你应该小心的对它进行编码，尽管你的类或方法在以后要被重写。