跟我学Java入门到精通培训教程——第4章Java 2D高级绘图技术及应用实例(第1部分)

1.1跟我学Java入门到精通培训教程——第4章Java 2D高级绘图技术及应用实例（第1部分）

【教学目标】

在本讲中希望您能掌握和了解如下知识点：Graphics类，如何获取Graphics类，文本字串的显示，图形编程，图像编程以及Java2D高级编程技术等。

1.1.1利用Graphics类的绘图技术

1、AWT图形、文本、图像绘制编程

（1）有关的类：主要涉及java.awt包中的Graphics类。

（2）Graphics类对象：它代表当前组件如窗口的绘图环境。

（3）绘制函数

调用Graphics类中的相应的绘制图形、绘制文本、绘制图像等函数以实现在图形窗口下输出图形、文本、图像等。

（4）编程方法

在组件的paint()函数内或在组件的其它函数内如事件响应函数内获得java.awt包中的Graphics类的对象，然后调用Graphics类中相应的绘制函数来实现输出。

（5）paint()函数

它是在https://www.360docs.net/doc/1d12778829.html,ponent 类（所有窗口对象的基类）所提供的一个方法，当系统需要重新绘制组件时，将调用该方法。paint() 方法只有一个参数，该参数是Graphics 类的实例。下

面给出一个实例。

public void paint(Graphics g){

Color myColor= new Color(255, 0, 0);

g.setColor(myColor);

g.drawString("这是Java中的带颜色的文字串", 100,100) ;

g.drawRect( 10,10,100 ,100) ;

}

2、组件绘制的时机

（1）组件外形发生变化时

如窗口的大小、位置、图标化等显示区域更新时，AWT自动从高层直到叶结点组件相应地调用各组件的paint()方法，但这可能有一个迟后感。

（2）程序员也可直接调用某一个组件的repaint()或paint() ，以立即更新外观（如在添加新的显示内容后）。

注意：

如果要求保留上次的输出结果时可以调用paint()，而不要求保留上次的输出结果只希望用户能看到最新的输出结果时可以调用repaint()。

（3）AWT响应外部的事件时，如首先显示于屏幕或需刷新时，AWT也会直接调用repaint()函数。

3、坐标系统

（1）Java 2D API 有两种坐标系统

用户空间是一种与设备无关的逻辑坐标系统。应用程序独占使用此坐标系统。所有传入Java 2D 绘制例程中的几何图形均在用户空间中定义。

设备空间是一种与设备有关的坐标系统，它根据目标绘制设备的不同而变化。

注意：

Java 2D 系统自动在用户空间和目标绘制设备的设备空间之间执行必要的转换。虽然显示器的坐标系统和打印机的坐标系统有很大的差别，但这些差别对应用程序并无影响。

（2）用户空间

用户空间的原点位于空间左上角，x 值向右递增，y 值向下递增。

用户空间是对所有可能的设备坐标系统的一种抽象。某一设备的设备空间与用户空间的原点和方向可能相同，也可能不同。无论怎样，当绘制图形对象时，用户空间坐标将自动变换为相应的设备空间。通常由内部平台设备驱动程序执行这项转换。

4、如何获取Graphics类对象并绘制

（1）原理

绘制之前，必须先获取Graphics类对象。因为它包含有当前组件的绘图环境，从而实现在当前组件（如图形窗口）内输出。

（2）方法一

在paint()内则可通过其形参（它代表当前组件的绘图环境），从而调用Graphics类中的相关的绘制成员函数。

public void paint(Graphics g){

g.setColor(Color.LIGHT_GRAY);

g.fillRect(1,1,100-2,100-2);

g.draw3DRect(0,0,100-1,100-1,true);

g.setColor(this.getForeground());

g.drawRect(2,2,100-4,100-4);

}

（3）方法二

先在组件类（如Applet、Frame或其它组件的成员函数）中调用getGraphics()（它返回当前组件的Graphics类对象）来获取当前组件的绘图环境，再强制绘制输出。从而可在paint()函数之外（如事件响应函数内）产生绘制动作。

public boolean mouseDrag(Event evt, int x, int y){

Graphics g=getGraphics() ; //在鼠标的mouseDrag事件中画出鼠标的当前位置的点

g.setColor(Color.red) ;

g.drawLine(x, y, x, y ) ;

return true;

}

5、AWT 中文本字串的显示

（1）方法

应调用Graphics 类中相应的输出函数：g.drawString(“待输出的文字串”,x, y);

注意：其中的X,Y是指定文本的左下角的坐标值。

程序例如下：

public void paint(Graphics g){

Font myFont= new Font("Dialog", Font.BOLD, 20);

g.setFont(myFont);

g.drawString("这是Java中的Dialog字体的文字串", 100,100) ;

}

（2）文字的颜色和字体编程

1）颜色

利用Color类创建出一Color类对象并设置颜色特征参数（r、g、b 三基色的分量）；调用Graphics类中的setColor()将用户的颜色加入到系统中；再调用绘制函数输出图形、文字等。

2）字体

利用Font类创建出一Font类对象并设置字体特性参数；调用Graphics类中的setFont()将用户字体加入到系统中；再调用绘制函数输出文字（也可以设置按钮等基本控件的字体，如：OK.setFont()）

（3）实例程序

public void paint(Graphics g){

Color myColor= new Color(255, 0, 0);

g.setColor(myColor);

Font myFont= new Font("Dialog", Font.BOLD, 20);

g.setFont(myFont);

g.drawString("这是Java中的Dialog字体的文字串", 100,100) ;

}

6、AWT 中的图形编程

（1）图形函数

Graphics 类中的图形函数主要可以分为如下几种：跟踪形状轮廓的绘制方法（点、线和面），填充形状轮廓的绘制方法，其它杂项方法。

（2）应用实例

实例一：设计一个画直方图的Java Applet程序

import java.applet.*;

import java.awt.*;

public class LifeCycle extends Applet{

public void paint(Graphics g) {

g.drawLine(20,200,300,200); //画出X坐标轴

g.drawLine(20,200,20,20); //画出Y坐标轴

g.drawLine(20,170,15,170);

g.drawLine(20,140,15,140); //画出Y坐标轴上的数据的各个刻度线，共5条

g.drawLine(20,110,15,110);

g.drawLine(20,80,15,80);

g.drawLine(20,50,15,50);

g.drawString("Init()",25,213);

//在X坐标轴上显示出各个名称的文字

g.drawString("Start()",75,213);

g.drawString("Stop()",125,213);

g.drawString("Destroy()",175,213);

g.drawString("Paint()",235,213);

g.fillRect(25,200-InitCnt*30,40, InitCnt*30); //画填充矩形作为直方条，但放大30倍

g.fillRect(75,200-StartCnt*30,40, StartCnt*30);

g.fillRect(125,200-StopCnt*30,40, StopCnt*30);

g.fillRect(175,200-DestroyCnt*30,40, DestroyCnt*30);

g.fillRect(235,200-PaintCnt*30,40, PaintCnt*30);

}

}

实例二：设计一个自由笔（铅笔）以产生手画线的程序。

public boolean mouseDrag(Event evt, int x, int y){

Graphics g=getGraphics() ; //在鼠标的mouseDrag事件中画出鼠标的当前位置的点

g.setColor(Color.red) ;

g.drawLine(x, y, x, y ) ;

return true;

}

实例三：自定义出一个按纽效果的图形

public void paint(Graphics g) {

g.setColor(Color.LIGHT_GRAY);

g.fillRect(1,1,100-2,100-2);

g.draw3DRect(0,0,100-1,100-1,true);

g.setColor(this.getForeground());

g.drawRect(2,2,100-4,100-4);

}

实例四：画各种形式的圆弧

public void paint(Graphics g){

//在原点为(10,40)，半径为70，起始角度为0度，逆时针转90度的圆弧

g.drawArc(10,40,70,70,0,90);

//在原点为(100,40)，半径为70，起始角度为0度，逆时针转90度的圆弧

g.fillArc(100,40,70,70,0,90);

//在原点为(10,100),长轴为80,短轴为70，起始角度为0度，顺时针转90度的弧

g.drawArc(10,100,70,80,0,-90);

//在原点为(100,100),长轴为80,短轴为70，起始角度为0度，顺时针转90度的填充弧

g.fillArc(100,100,70,80,0,-90);

}

实例五：画多边形

public void paint(Graphics g) {

int xArr[] = { 78,188,194,284,106,116,52 };

int yArr[] = { 66,148,72,140,216,160,212 };

int numPoints=xArr.length; //获得x,y坐标对数组的长度

g.drawPolygon( xArr, yArr, numPoints);

}

7、AWT 中的图像编程

（1）文件格式：支持*.gif、*.jpeg、*.Png等

（2）加载图像的方法

Applet中加载图像：直接调用getImage（），如：

Image myImage = getImage(URL address, imageFileName);

Application中加载图像：利用Toolkit 类中的getImage（），如：

Image myImage =Toolkit .getDefaultToolkit(). getImage(imageFileName);

（3）应用程序例

程序例一：实现拖放图像和回弹图像（产生手画线的效果，同时在鼠标释放后地球将自动回弹到原来的地方）

import java.awt.*;

import java.awt.event.MouseListener;

import java.awt.event.MouseEvent;

import java.awt.event.MouseMotionListener;

public class AWTDraw extends Frame implements MouseListener, MouseMotionListener{ Image earthImage=null;

int X,Y;

int startX,startY,endX,endY;

public AWTDraw(String windowTitle) {

super(windowTitle);

this.setSize(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().width,

Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().height-25);

this.addMouseListener(this);

this.addMouseMotionListener(this);

earthImage=Toolkit.getDefaultToolkit().getImage("earth.gif");

X=400;

Y=400;

}

public void paint(Graphics g){

Color fontColor=new Color(255,0,0);

g.setColor(fontColor);

Font textFont=new Font("宋体",Font.BOLD,20);

g.setFont(textFont);

g.drawString("This is AWT String",100,200);

g.drawImage(earthImage,X,Y,this);

}

public static void main(String args[]){

AWTDraw mainFrame=new AWTDraw("AWT的图形绘制");

mainFrame.show();

}

public void mouseClicked(MouseEvent parm1) {

}

public void mousePressed(MouseEvent parm1) {

Graphics g=this.getGraphics();

g.drawString("您点击了窗口",parm1.getX(),parm1.getY());

startX=parm1.getX();

startY=parm1.getY();

}

public void mouseReleased(MouseEvent parm1){

Graphics g=this.getGraphics();

g.clearRect(X,Y,earthImage.getWidth(this),earthImage.getHeight(this));

X=400;

Y=400;

endX=parm1.getX();

endY=parm1.getY();

paint(g);

}

public void mouseEntered(MouseEvent parm1) {

}

public void mouseExited(MouseEvent parm1) {

}

public void mouseDragged(MouseEvent parm1) {

Graphics g=this.getGraphics();

g.clearRect(X,Y,earthImage.getWidth(this),earthImage.getHeight(this));

X=parm1.getX();

Y=parm1.getY();

paint(g);

g.setColor(this.getBackground());

g.drawLine(startX,startY,endX,endY);

endX=parm1.getX();

endY=parm1.getY();

g.setColor(Color.red);

g.drawLine(startX,startY,endX,endY);

}

public void mouseMoved(MouseEvent parm1){

Graphics g=this.getGraphics();

g.drawLine(parm1.getX(),parm1.getY(),parm1.getX(),parm1.getY()); }

}

程序例二：实现在线程中缩放图像

import java.awt.*;

import java.awt.event.MouseListener;

import java.awt.event.MouseEvent;

import java.awt.event.MouseMotionListener;

public class AWTDraw extends Frame implements MouseListener, MouseMotionListener, Runnable{

Image earthImage=null;

int X,Y;

int startX,startY,endX,endY;

int imageWidth,imageHeight;

Thread imageThread=null;

int step=-1;

public AWTDraw(String windowTitle) {

super(windowTitle);

this.setSize(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().width,

Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize().height-25);

this.addMouseListener(this);

this.addMouseMotionListener(this);

earthImage=Toolkit.getDefaultToolkit().getImage("zktb.jpg");

MediaTracker track=new MediaTracker(this);

track.addImage(earthImage,0);

try{

track.waitForID(0);

}

catch (InterruptedException e) {

}

imageWidth=earthImage.getWidth(this);

imageHeight=earthImage.getHeight(this);

X=400;

Y=400;

imageThread=new Thread(this);

imageThread.start();

}

public void paint(Graphics g){

Color fontColor=new Color(255,0,0);

g.setColor(fontColor);

Font textFont=new Font("宋体",Font.BOLD,20);

g.setFont(textFont);

g.drawString("This is AWT String",100,200);

g.drawImage(earthImage,X,Y,imageWidth,imageHeight,this); }

public static void main(String args[]){

AWTDraw mainFrame=new AWTDraw("AWT的图形绘制");

mainFrame.show();

}

public void mouseClicked(MouseEvent parm1) {

}

public void mousePressed(MouseEvent parm1) {

Graphics g=this.getGraphics();

g.drawString("您点击了窗口",parm1.getX(),parm1.getY());

startX=parm1.getX();

startY=parm1.getY();

}

public void mouseReleased(MouseEvent parm1){

Graphics g=this.getGraphics();

g.clearRect(X,Y,earthImage.getWidth(this),earthImage.getHeight(this));

X=400;

Y=400;

endX=parm1.getX();

endY=parm1.getY();

paint(g);

}

public void mouseEntered(MouseEvent parm1) {

}

public void mouseExited(MouseEvent parm1) {

}

public void mouseDragged(MouseEvent parm1) {

Graphics g=this.getGraphics();

g.clearRect(X,Y,earthImage.getWidth(this),earthImage.getHeight(this));

X=parm1.getX();

Y=parm1.getY();

paint(g);

g.setColor(this.getBackground());

g.drawLine(startX,startY,endX,endY);

endX=parm1.getX();

endY=parm1.getY();

g.setColor(Color.red);

g.drawLine(startX,startY,endX,endY);

}

public void mouseMoved(MouseEvent parm1){

Graphics g=this.getGraphics();

g.drawLine(parm1.getX(),parm1.getY(),parm1.getX(),parm1.getY());

}

public void update(Graphics g){

g.clearRect(X,Y,imageWidth,imageHeight);

paint(g);

}

public void run() {

while(true){

this.imageHeight=this.imageHeight+step;

this.imageWidth=this.imageWidth+step;

if((imageHeight <0)||(imageHeight >this.earthImage.getHeight(this))) {

step=-step;

}

repaint();

try{

Thread.sleep(100);

}

catch(InterruptedException e){

}

}

}

}

8、BufferedImage

类似于Graphics2D 继承Graphics 的方式，java.awt.image.BufferedImage 通过在Java 2D API 中提供一组强大的功能替换了AWT Image 类。BufferedImage 是Image 的继承，因此它同Java 2D 以前的代码完全兼容。

JDK 1.2 的实现规定：图形系统返回的任何Image 对象都是BufferedImage，这与所有的图形环境实际上都是Graphics2D 实例很相象。

Image 只可通过获取图形环境然后在其上着色来进行修改，而BufferedImage 与Image

不同，它提供对底层图像数据的直接访问。BufferedImage 还提供通过称为过滤的过程来进行修改，这一过程在图像上提供了类似于高级图像编辑软件中找到的那些操作。

对BufferedImage 进行了特殊设计以支持Java 高级图像API，它支持多色模式和光栅格式。（1）创建BufferedImage

要创建BufferedImage，需调用Component.createImage 方法；它将返回BufferedImage 实例，该实例的绘制特性与用来创建它的组件的绘制特性相匹配--创建的图像不透明，有Component 的前景和背景色，而且不能调整图像的透明度。当要在组件中用双缓冲绘制动画时，可以使用该技术。

下面的程序例，实现从图像创建缓冲图像，通过获取一个Image 类型的对象并将其转换为一个BufferedImage 实例。

public static BufferedImage createBufferedImage(Image image) {

BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(image.getWidth(null),

image.getHeight(null), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

Graphics g = bufferedImage.createGraphics();

g.setColor(Color.white);

g.fillRect(0, 0, image.getWidth(null), image.getHeight(null));

g.drawImage(image, 0, 0, null);

g.dispose();

return bufferedImage;

}

（2）在屏外缓冲内绘制

BufferedImage 类可以用来准备屏外图形元素，然后将其复制到屏幕上。当图形很复杂或需要重复使用时，这项技术非常有用。例如，如果要使一个复杂形状显示数次，可以一次将其绘制到屏外缓冲中，然后再复制到窗口中的不同位置。由于形状仅绘制一次，然后进行复制，因此可以更快地显示图形。

java.awt 包允许按与绘制到窗口中相同的方式绘制到Image 对象中，从而使屏外缓冲功能更易于使用。绘制到屏外图像时，可以使用所有Java 2D API 绘制功能。

屏外缓冲经常用于动画。例如，可以使用屏外缓冲绘制对象一次，然后在窗口内移动。同样，

当用户用鼠标移动图形时，可以使用屏外缓冲提供反馈。可以将图形一次绘制到屏外缓冲，然后在拖动鼠标时将其复制到鼠标位置，而无须在每个鼠标位置重新绘制图形。

（3）创建屏外缓冲

创建屏外缓冲图像最简单的方法是使用Component.createImage 方法。通过创建颜色空间、深度和像素布局恰好与要用的窗口相匹配的图像，可以高效地将图像送入图形设备中。这就使得drawImage 的效率得到提高。

也可以直接构造BufferedImage 对象作为屏外缓冲。它便于控制屏外图像的类型或透明度。（4）在屏外缓冲内绘制

要在缓冲图像内绘制，需调用它的BufferedImage.createGraphics 方法，该方法返回Graphics2D 对象。可以用此对象调用所有Graphics2D 方法，从而在图像中画基本图形、放置文本以及绘制其它图像。这种绘制技术支持2D 图像处理包所提供的抖动和其它增强功能。以下代码说明了屏外缓冲的用法：

public void update(Graphics g){

Graphics2D g2 = (Graphics2D)g;

if(firstTime){

Dimension dim = getSize();

int w = dim.width;

int h = dim.height;

area = new Rectangle(dim);

bi = (BufferedImage)createImage(w, h);

big = bi.createGraphics();

rect.setLocation(w/2-50, h/2-25);

big.setStroke(new BasicStroke(8.0f));

firstTime = false;

}

big.setColor(Color.white); // 清除以前绘制的矩形。

big.clearRect(0, 0, area.width, area.height);

big.setPaint(strokePolka); // 在缓冲中绘制和填充新定位的矩形。

big.draw(rect);

big.setPaint(fillPolka);

big.fill(rect);

g2.drawImage(bi, 0, 0, this); // 将缓冲图形绘制到屏幕。}