图形用户界面
第7章 图形用户界面
第7章图形用户界面第7章图形用户界面在前边介绍的应用程序中，都是采用字符方式的用户界面。
从本章开始，将进行图形用户界面的程序设计。
在应用系统中，程序操作界面（用户界面）是用户与计算机系统沟通的桥梁，因此，用户界面的优劣直接关系到的使用。
本章主要介绍Java中的图形用户界面的相关知识，其中包括：容器、组件、布局管理器等内容。
7.1 概述所谓图形用户界面（Graphics User Interface，简称GUI），是指使用图形的方式，以菜单、按钮、标识、图文框等标准界面元素组成的用户操作屏幕。
大家最常见、使用最多的是Windows系统下的用户操作界面。
在应用系统得开发中，根据需要可能要设计各种各样的用户界面。
因此，我们所关心的是开发环境提供了哪些用于构成用户界面的组件元素，这些组件元素的功能及作用是什么，组件元素之间有无关系，如何利用这些组件元素构建用户操作界面。
在Java中，将构成图形用户界面的各种组件元素大致可分为以下三类：容器、组件和用户自定义成分。
1．容器（Container）容器是用户屏幕上的一个特殊的窗口，它用来组织或摆放其它界面元素。
一个容器上可以摆放若干个界面元素，这些界面元素本身可能也是一个容器，这些容器上也可摆放其它的界面元素，依次类推就可构成一个复杂的图形界面系统。
例如，框架(Frame)容器是Java中的标准窗口，在它上边可以摆放窗格（Panel）容器和其他组件，在窗格容器上又可以摆放窗格容器和其他组件等等。
容器的引入有利于把复杂的图形用户界面分解为功能相对独立的子部分。
在设计用户界面时，如果使用的界面元素较多，就可以按操作需要分类，将它们分别放在不同的容器中，然后以某种规则（嵌套、行列、顺序等）摆放在用户屏幕上。
如上所述，容器是构建用户界面的关键组件，它的主要特点如下：1）容器是一个窗口（矩形区域），作为一个组件对象被摆放在屏幕上，有其位置和大小，在它上边摆放的元素也被限制在这个窗口之内。
GUI(用户图形界面)
03
减少了程序中的循环和延时操作，提高了 程序的执行效率。
04
方便实现复杂的交互逻辑和动态界面效果。
多任务和多线程
01
并行处理
02 支持多个任务同时运行和处理，提高了程序的并 发性能和响应速度。
03 可以将耗时的任务放在后台线程中执行，避免阻 塞主线程和影响用户体验。
多任务和多线程
• 提供了线程同步和互斥机制，避免多线程并发访问导致的 数据竞争和死锁问题。
重要性
GUI为用户提供了一种直观、易用的操作方式，使得计算机的使用变得更加便捷 和高效。GUI能够降低用户的学习成本，提高工作效率，并增强用户体验。
GUI的历史和发展
历史
GUI的概念起源于20世纪60年代，最早的图形用户界面是SGI公司为斯坦福大学开发的斯坦福大学图形界面 （Stanford Graphics Interface）。随着计算机技术的不断发展，GUI逐渐成为计算机操作系统和应用程序的标 准界面。
娱乐软件
娱乐软件是一类用于休闲和放松的软件，如 音乐播放器、视频播放器等。GUI在娱乐软 件中扮演着重要的角色，提供了简洁、易用 的界面，使用户能够轻松地享受娱乐内容。
嵌入式系统和专用设备
嵌入式系统
嵌入式系统是一类专用的计算机系统，通常 用于控制和管理特定的硬件设备。GUI在嵌 入式系统中起着重要的作用，提供了直观、 易用的界面，使用户能够方便地与设备进行 交互和控制。
错误处理与提示
GUI应具备完善的错误处 理机制和友好的提示信息， 帮助用户快速解决问题。
适应性与兼容性
GUI应具备良好的适应性 与兼容性，支持不同设备 和浏览器的使用，确保用 户体验的一致性。
美观性原则
视觉层次与布局
手机用图形用户界面
手机用图形用户界面在当今数字化的时代，手机已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而手机的图形用户界面（GUI），则是我们与手机进行交互的重要桥梁。
它不仅影响着我们使用手机的体验，还在很大程度上决定了手机的易用性和功能性。
手机的图形用户界面可以说是一种视觉语言，它通过图标、色彩、布局等元素向我们传达信息，并引导我们进行操作。
一个好的图形用户界面应当具备简洁明了、直观易懂、美观舒适等特点。
简洁明了是图形用户界面设计的首要原则。
在手机屏幕有限的空间里，过多复杂的元素会让用户感到混乱和压抑。
例如，菜单选项不应过多过杂，图标设计应当简单易懂，避免过于抽象或模糊的图形。
当我们打开一个应用程序时，如果界面上布满了密密麻麻的文字和图标，很难迅速找到我们需要的功能，这无疑会增加操作的难度和时间成本。
直观易懂也是至关重要的。
用户在使用手机时，不希望花费过多的时间去学习和理解如何操作。
比如，常见的返回按钮应当放在容易触及和识别的位置，操作流程应当符合人们的常规思维逻辑。
如果一个应用的操作方式与大多数用户的习惯相悖，那么很可能会让用户感到不满甚至放弃使用。
美观舒适同样不可忽视。
一个具有吸引力的界面能够给用户带来愉悦的感受。
色彩的搭配要协调，字体的大小和风格要适宜，页面的布局要平衡。
现在很多手机系统都提供了夜间模式，这就是考虑到用户在不同环境下的视觉舒适度。
而且，随着高清屏幕的普及，图形的清晰度和细节表现也变得越来越重要。
不同的手机操作系统，其图形用户界面都有各自的特点。
比如苹果的 iOS 系统，以其简洁、流畅和一致性著称。
图标设计精美，界面切换效果自然，给用户带来了高品质的体验。
而安卓系统则具有高度的定制性，各个手机厂商可以根据自身的品牌风格和用户需求进行个性化的设计。
有的注重简洁实用，有的则强调华丽和丰富的功能。
在应用程序方面，图形用户界面的设计也各有千秋。
社交媒体应用通常会突出显示最新的动态和重要的通知，让用户能够快速获取关键信息。
图形用户界面
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事件适配器
用实现接口的方法，必须实现接口所定义 的所有方法，为简化编程，针对一些事件监 听器接口定义了相应的实现类——事件适配 器 事件适配器类中，实现了相应监听器接口 中所有的方法，但是是空实现 例题：TestWindowEvent.java
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匿名类在事件处理中的应用
FlowLayout BorderLayout CardLayout GridLayout GridBagLayout
setLayout(LayoutManager mgr)：用于设定 一个容器的布局管理器
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FlowLayout
Panel和Applet默认适用的布局管理器 布局策略：将组件按照加入的先后顺序从 左向右排列，一行排满转到下一行继续从左 向右排列，每一行中的组件都居中排列 例题：TestFlowLayout.java
例题:UseCheckbox.java
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单选钮：
创建：单选钮是一组Checkbox的集合，用CheckboxGroup类表示, 使用以下方法将复选框加入到单选钮组内： public Checkbox(String label, CheckboxGroup group, boolean state) 常用方法：
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事件处理模型——委托模型
事件监听器（Event Listener）：实现了监听器接口的类。 监听器接口：定义了处理事件的事件处理器方法的接口。 当Button有一个事件产生的时候，如果Button注册了事件监听器，事 件就会交给事件监听器所定义的事件处理器来进行处理。注册事件监听 器相当于一个委托。
产生事件:文本改变事件
Gui的原理
Gui的原理GUI的原理。
GUI，全称为图形用户界面（Graphical User Interface），是一种通过图形方式展示信息、接收用户输入的界面。
它是现代计算机系统中最常见的用户界面形式，几乎所有的操作系统和应用程序都采用了GUI。
GUI的设计和实现涉及到许多原理和技术，下面将就GUI的原理进行详细介绍。
首先，GUI的原理可以从两个方面来理解，一是用户界面的设计原理，二是用户界面的实现原理。
在用户界面的设计原理方面，GUI的设计需要考虑到用户的习惯和心理，要使界面布局合理，色彩搭配和谐，操作简单直观。
在用户界面的实现原理方面，GUI的实现需要通过图形库或者图形接口来实现，这些图形库或者图形接口提供了一系列的函数和方法来绘制图形界面，处理用户输入等操作。
其次，GUI的原理涉及到了许多基本概念和技术。
其中，最基本的概念就是窗口、控件和事件。
窗口是GUI程序的基本组成部分，可以包含其他控件，控件是窗口中的各种元素，如按钮、文本框、下拉框等，事件是用户的操作，如鼠标点击、键盘输入等。
GUI的原理还包括布局管理、图形绘制、事件处理等技术，布局管理用于控制控件的位置和大小，图形绘制用于绘制各种图形元素，事件处理用于响应用户的操作。
另外，GUI的原理也与计算机图形学和人机交互等领域有着密切的关系。
计算机图形学是研究如何利用计算机生成和处理图形图像的学科，它为GUI的实现提供了基础理论和技术支持。
人机交互是研究人与计算机之间的交互方式和技术的学科，它为GUI的设计提供了理论指导和实践经验。
最后，GUI的原理对于软件开发和用户体验有着重要的意义。
在软件开发中，GUI的设计和实现是至关重要的，它直接关系到软件的易用性和用户体验。
一个好的GUI可以提高用户的工作效率，增强用户的满意度，从而提升软件的市场竞争力。
因此，深入理解GUI的原理对于软件开发人员和用户界面设计师来说是非常重要的。
综上所述，GUI的原理涉及到用户界面的设计和实现两个方面，涉及到窗口、控件、事件等基本概念和技术，与计算机图形学和人机交互等领域有着密切的关系，对软件开发和用户体验有着重要的意义。
图形用户界面在日常生活中有什么实际应用？
随着科技的不断发展，图形用户界面已经成为日常生活中必不可少的一部分。
从手机、电脑、电视等电子设备到家居智能化系统，图形用户界面已经深入到我们的生活中，让我们的生活变得更加便捷、高效。
本文将从多个角度探讨图形用户界面在日常生活中的实际应用。
一、电子设备在电子设备中，图形用户界面的应用最为广泛。
例如，我们使用的手机、电脑、平板电脑等设备都采用了图形用户界面，让我们可以通过触摸屏幕或者鼠标等方式来进行操作。
这种方式不仅让我们的操作变得更加直观、便捷，还可以更好地满足我们的个性化需求。
例如，我们可以根据自己的喜好更改手机桌面的主题、更改电脑的壁纸等等。
图形用户界面还可以让我们更好地管理和整理我们的文件、图片和视频等信息，提高我们的工作效率。
二、家居智能化系统随着智能家居的不断普及，图形用户界面也开始进入到我们的家庭生活中。
例如，我们可以通过智能音箱来控制家庭中的灯光、空调、电视等设备，这些设备都采用了图形用户界面，让我们可以通过语音或者手机等方式来进行操作。
这种方式不仅让我们的生活变得更加便捷，还可以更好地满足我们的个性化需求。
例如，我们可以根据自己的喜好设置家庭的温度、光线等等。
三、医疗设备在医疗设备中，图形用户界面的应用也越来越广泛。
例如，我们可以通过手环、智能手表等设备来监测我们的健康状况，这些设备都采用了图形用户界面，让我们可以更加直观地了解我们的健康状况。
在医疗设备中，图形用户界面还可以让医生更加直观地了解患者的病情，提高医疗效率。
四、游戏设备在游戏设备中，图形用户界面的应用也是非常广泛的。
例如，我们可以通过游戏手柄、游戏手柄等设备来进行游戏操作，这些设备都采用了图形用户界面，让我们可以更加直观地了解游戏操作。
在游戏设备中，图形用户界面还可以让我们更好地管理和整理我们的游戏信息，提高我们的游戏体验。
图形用户界面在日常生活中的应用非常广泛，不仅让我们的生活变得更加便捷、高效，还可以更好地满足我们的个性化需求。
图形用户界面
Window Panel
ScrollPane
TextArea TextField
Dialog Frame
FileDialog
Component(组件)
Java的图形用户界面的最基本组成部分是组件 （Component），组件是一个可以以图形化的方式显 示在屏幕上并能与用户进行交互的对象，例如一个按 钮，一个文本框等。
10. f.add("East", new Button("East"));
11.
//第一个参数表示把按钮添加到容器的East区域
12. f.add("West", new Button("West"));
13.
//第一个参数表示把按钮添加到容器的West区域
14. f.add("Center", new Button("Center"));
LayoutManager （布局管理器）
为了使生成的图形用户界面具有良好的平台无关性， Java语言中，提供了布局管理器这个工具来管理组件 在容器中的布局，而不使用直接设置组件位置和大小 的方式。
每个容器都有一个布局管理器，当容器需要对某个组 件进行定位或判断其大小尺寸时，就会调用其对应的 布局管理器。
North区域缺少组件
West区域缺少组件
Center区域缺少组件
GridLayout
使容器中各个组件呈网格状布局
1. import java.awt.*;
2. public class ButtonGrid {
3. public static void main(String args[]) {
图形化用户界面1
简单GUI组件
• • 1．标签（JLabel） 2．按钮（JButton）
– 标签提供了一种在应用程序界面中显示不可修改文本的方法 – 按钮是用于触发特定动作的组件，用户可以根据需要创建纯文本的或带图标的 按钮
• 3.向窗口添加组过程 1.定义组件的对象 JLabel jl1; 2.在构造方法中实例化所有组件对象
设置点击关闭按钮时的默认操 作 设置窗口是否可见 设置窗口布局
第一个窗口程序
修改标题 是否可见 大小 是否可改变大小 位置
调用构造方法 调用初始化方法
关闭窗口时 是否退出程 序
点击关闭时的默认操作
• DO_NOTHING_ON_CLOSE（在 WindowConstants 中定 义）：不执行任何操作；要求程序在已注册的 WindowListener 对象的 windowClosing 方法中处理该操作。
3.设置窗口布局 this.setLayout(new FlowLayout());//流式布局 4.将所有组件按组件的显示顺序添加到窗口容器 Container contentPanel=this.getContentPane(); contentPanel.add(jl1); contentPanel.add(jl2);
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1985年底微软推出Windows操作系统，后推出GUI编程接口， 支持用户自己开发基于GUI的应用系统，推动了GUI的普及
今天，绝大部分应用程序都采用GUI用户界面，所有重要操作系 统都采用GUI界面，并支持应用程序的GUI编程
实际上，GUI的基本概念和模式都是Alan Kay等人在PARC开发 Smalltalk系统时开发出来的，主要是：
把用户的各种GUI操作看作事件
为每种事件关联一种操作（可以动态地改变关联）
用户操作事件发生时，GUI基础系统就会调用其关联操作
用户操作GUI界面元素，就会生成一个事件消息
GUI基础系统通过一个消息循环，将消息传给处于活动状态的
对象。应接受该消息的对象截获自己的消息，执行相应动作
计算概论（Python程序设计）
Smalltalk 总结出今天面向对象语言的几乎所有基本概念，开发 出的图形用户界面的范式和技术，被所有后来的系统所继承
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-5-
图形用户界面的发展和广泛使用
Steve Jobs在PARC看到Smalltalk非常震惊，回去后组织开发 了苹果公司的Lisa计算机，以及后来第一种非常成功的基于GUI 系统的Macintosh计算机（1984），使GUI进入个人计算领域
22. 图形用户界面
人机界面的发展 图形用户界面的基本概念
结构，构造，相关问题 基于标准库包 tkinter 实现图形用户界面
一些相关概念和机制 对象和布局安排 GUI编程实例
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-1-
人机交互方式的演化
自从有了计算机，就出现了人如何与计算机交换信息的问题
施乐是静电复印技术的鼻祖，发明了许多与现代文件处理有关的 技术。设立Palo Alto研究中心是为了研究新型的文件处理技术。 该中心汇集了一批优秀研究人员，在计算机领域的重要研究成果 包括 Ethernet、新型个人计算机、图形用户界面 (Graphic User Interface，GUI) 和桌面交互模式/技术, 面向对象编程等
用一种指点设备（鼠标、手指等）加上键盘作为输入设备， 通过手眼配合的方式提供另一条输入通道
由Window(窗口)/Menu(菜单)/Icon(图标)/Button(按钮)/滚动 条等组成的一套GUI概念、形式和功能，及其实现技术
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-6-
数据传输的效率低而且成本很高
随着阴极射线管显示设备的发展，人机交互通道转移到显示屏， 只有需要保存和反复阅读的材料才打印到纸面（称为硬拷贝）
键盘输入立即复显在显示器屏幕，使人可以观察和更正
程序输出也显示在屏幕，降低了交互成本
早期计算机显示器是“基于字符的显示器”，屏幕划分为一组字 符行，每行划分为一系列字符位置，24*80 是一种常见配置
但是，怎样一套新概念能更好满足更广泛的计算机用户的需要
还要有一套实现技术，提供相对易用的编程接口，使开发者能 比较容易地为各种具体应用系统建立人机界面
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-4-
人机交互方式的演化
讨论现代人机接口技术，必须提到一个人/一个机构/一个语言
图形用户界面的编程方式
支持GUI编程的系统都以某种形式提供一套GUI功能和相应机制， 开发者编程时可以调用这些机制，以便
设定自己需要的GUI界面
把需要执行的操作关联于各种图形界面元素，当程序用户操 作GUI界面的各种元素时，就会导致这些操作的执行
GUI编程通常采用一种事件驱动的模式
这种显示器只能显示一个个标准大小的字符
受限的显示形式限制了计算机应用的发展。有些专用计算设 备配置昂贵的“图形显示器”，用于特殊需要(如工程设计)
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-3-
人机交互方式的演化
基于字符行的人机交互，只能供专业人员使用，也只有特殊的专/8//-7-
Python的tkinter
Python标准库包 tkinter 提供了一套跨平台的GUI 功能，可以在 任何支持Python官方实现的环境中使用（如Windows，Linux， IOS）。它基于著名的界面开发语言Tcl/Tk
下面介绍如何基于这个包做GUI编程
Alan Kay在学习期间就一直思考如何构造一种儿童也能使用的计 算机系统，1960年代末博士毕业后到斯坦福大学工作，后到施乐 公司（Xerox）的帕洛阿尔托研究中心（PARC），其最重要的 成果就是和其他人一起开发出Smalltalk语言和系统
Alan Kay因为这些工作获2003年图灵奖
用户需要根据计算中的情况发布指令，指挥下步的工作
这类需求逐步发展出“交互式”的计算方式
计算机在工作中不断输出一些信息或请求
用户通过交互式输入，提供数据或指令，指导计算进程
计算概论（Python程序设计）
裘宗燕，2015/6/8//-2-
人机交互方式的演化
早期与计算机交互的设备（通道）是类似打字机的输入设备和在 连续卷纸上打印输出的打印机设备（输出即是print）
早期需要与计算机交换信息时，人先准备好程序和数据，做成一 个作业提交计算机，而后等待计算的结果
人们把这种计算方式称为“批处理”
批处理是最基本的计算方式，现在仍然在不同的地方存在
随着计算机应用的发展，人们发现批处理方式经常不能满足需要
经常需要用户根据计算的进展情况提供计算所需的数据
人机交互方式的特征大大限制了计算机应用的发展
需要全新的思想和技术，满足社会发展的需要
1960年代末，Douglas C. Engelbart发明了鼠标器，提供了人机 交互的另一全新的输入通道（除键盘之外）
Engelbart因人机交互方面的工作获1997年图灵奖
另一方面，显示器硬件技术不断发展，成本降低，为全新的人机 交互方式的引入奠定了技术基础