11.7 在AWT中绘图
很多程序如各种小游戏都需要在窗口中绘制各种图形，除此之外，即使在开发Java EE项目时，有时候也必须“动态”地向客户端生成各种图形、图表，比如图形验证码、统计图等，这都需要利用AWT的绘图功能。
11.7.1 画图的实现原理
Component类绘图相关方法
在Component类里提供了和绘图有关的三个方法：
| 绘图方法 |
描述 |
paint(Graphics g) |
绘制组件的外观。 |
update(Graphics g) |
调用paint方法，刷新组件外观。 |
repaint() |
调用update方法，刷新组件外观。 |
上面三个方法的调用关系为：repaint方法调用update方法；update方法调用paint方法。
Container的update方法
Component类的子类Container类中的update方法先以组件的背景色填充整个组件区域，然后调用paint方法重画组件。
Container类的update方法代码如下
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| public void update(Graphics g) {
if (isShowing()){
if(!(peer instanceof LightweightPeer)){
g.clearRect(0,0, width, height);
paint(g);
}
}
}
|
普通组件的update方法则直接调用paint方法：
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| public void update(Graphics g){
paint(g);
}
|
图11.27显示了paint、repaint和update三个方法之间的调用关系
![这里有一张图片]()
重写repaint方法实现重绘 重写paint方法实现绘图
从图11.27中可以看出，程序不应该主动调用组件的paint和update方法，这两个方法都由AWT系统负责调用。如果程序希望AWT系统重新绘制该组件，则调用该组件的repaint方法即可。而paint)和update方法通常被重写。在通常情况下，程序通过重写paint方法实现在AWT组件上绘图。
11.7.2 使用Graphics类
Graphics是一个抽象的画笔对象，Graphics可以在组件上绘制丰富多彩的几何图形和位图。Graphics类提供了如下几个方法用于绘制几何图形和位图：
| 方法 |
描述 |
drawLine() |
绘制直线。 |
drawString() |
绘制字符串 |
drawRect() |
绘制矩形。 |
drawRoundRect() |
绘制圆角矩形。 |
drawOval() |
绘制椭圆形状。 |
drawPolygon() |
绘制多边形边框。 |
drawArc() |
绘制一段圆弧(可能是椭圆的圆弧)。 |
drawPolyline() |
绘制折线。 |
fillRect() |
填充一个矩形区域。 |
fillroundRect() |
填充一个圆角矩形区域。 |
fillOval() |
填充椭圆区域。 |
fillPolygon() |
填充一个多边形区域 |
fillArc() |
填充圆弧和圆弧两个端点到中心连线所包围的区域。 |
drawImage() |
绘制位图。 |
除此之外，Graphics还提供了setColor()和setFont()两个方法用于设置画笔的颜色和字体(仅当绘制字符串时有效)，其中setColor()方法需要传入一个Color参数，它可以使用RGB、CMYK等方式设置一个颜色；而setFont()方法需要传入一个Font参数，Font参数需要指定字体名、字体样式、字体大小三个属性。
普通AWT组件如何设置 前景色 背景色 字体
实际上，不仅Graphics对象可以使用setColor()和setFont()方法来设置画笔的颜色和字体。
AWT普通组件也可以通过Color()和Font()方法来改变它的前景色和字体。
除此之外，所有组件都有一个setBackground()方法用于设置组件的背景色
AWT专门提供一个Canvas类作为绘图的画布，程序可以通过创建Canvas的子类，并重写它的paint方法来实现绘图。
程序示例
下面程序示范了一个简单的绘图程序
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| import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Button;
import java.awt.Canvas;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Frame;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Panel;
import java.util.Random;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
public class SimpleDraw {
private final String RECT_SHAPE = "rect";
private final String OVAL_SHAPE = "oval";
private Frame f = new Frame("简单绘图");
private Button rect = new Button("绘制矩形");
private Button oval = new Button("绘制圆形");
private MyCanvas drawArea = new MyCanvas();
private String shape = "";
public void init() {
Panel p = new Panel();
rect.addActionListener(e -> {
shape = RECT_SHAPE;
drawArea.repaint();
});
oval.addActionListener(e -> {
shape = OVAL_SHAPE;
drawArea.repaint();
});
p.add(rect);
p.add(oval);
drawArea.setPreferredSize(new Dimension(250, 180));
f.add(drawArea);
f.add(p, BorderLayout.SOUTH);
f.pack();
f.setVisible(true);
f.addWindowListener(new WindowAdapter() {
@Override
public void windowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});
}
public static void main(String[] args) {
new SimpleDraw().init();
}
class MyCanvas extends Canvas {
public void paint(Graphics g) {
Random rand = new Random();
if (shape.equals(RECT_SHAPE)) {
g.setColor(new Color(220, 100, 80));
g.drawRect(rand.nextInt(200), rand.nextInt(120), 40, 60);
}
if (shape.equals(OVAL_SHAPE)) {
g.setColor(new Color(80, 100, 200));
g.fillOval(rand.nextInt(200), rand.nextInt(120), 50, 40);
}
}
}
}
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上面程序定义了一个MyCanvas类，它继承了Canvas类，重写了Canvas类的paint方法，该方法根据shape变量值随机地绘制矩形或填充椭圆区域。
窗口中还定义了两个按钮，当用户单击任意一个按钮时，程序调用了drawArea对象的repaint方法，该方法导致画布重绘(即调用drawArea对象的update方法，该方法再调用paint()方法
运行上面程序，单击“绘制圆形”按钮，将看到如图11.28所示的窗口
![这里有一张图片]()
运行上面程序时，如果改变窗口大小，或者让该窗口隐藏后重新显示都会导致drawArea重新绘制形状，这是因为这些动作都会触发组件的update方法。
动画
Java也可用于开发一些动画。所谓动画，就是间隔一定的时间(通常小于0.1秒)重新绘制新的图像两次绘制的图像之间差异较小，肉眼看起来就成了所谓的动画。
定时器Timer
为了实现间隔一定的时间就重新调用组件的repaint方法，可以借助于Swing提供的Timer类，Timer类是一个定时器，它有如下一个构造器
| 方法 |
描述 |
Timer(int delay, ActionListener listener) |
每间隔delay毫秒，系统自动触发ActionListener监听器里的事件处理器，也就是actionPerformed()方法 |
程序示例 弹球游戏
下面程序示范了一个简单的弹球游戏，其中小球和球拍分别以圆形区域和矩形区域代替，小球开始以随机速度向下运动，遇到边框或球拍时小球反弹；球拍则由用户控制，当用户按下向左、向右键时，球拍将会向左、向右移动。
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| import java.util.Random;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;
public class PinBall {
private final int TABLE_WIDTH = 300;
private final int TABLE_HEIGHT = 400;
private final int RACKET_Y = 340;
private final int RACKET_HEIGHT = 20;
private final int RACKET_WIDTH = 60;
private final int BALL_SIZE = 16;
private Frame f = new Frame("弹球游戏");
Random rand = new Random();
private int ySpeed = 10;
private double xyRate = rand.nextDouble() - 0.5;
private int xSpeed = (int) (ySpeed * xyRate * 2);
private int ballX = rand.nextInt(200) + 20;
private int ballY = rand.nextInt(10) + 20;
private int racketX = rand.nextInt(200);
private MyCanvas tableArea = new MyCanvas();
Timer timer;
private boolean isLose = false;
public void init() {
tableArea.setPreferredSize(new Dimension(TABLE_WIDTH, TABLE_HEIGHT));
f.add(tableArea);
KeyAdapter keyProcessor = new KeyAdapter() {
public void keyPressed(KeyEvent ke) {
if (ke.getKeyCode() == KeyEvent.VK_LEFT) {
if (racketX > 0)
racketX -= 10;
}
if (ke.getKeyCode() == KeyEvent.VK_RIGHT) {
if (racketX < TABLE_WIDTH - RACKET_WIDTH)
racketX += 10;
}
}
};
f.addKeyListener(keyProcessor);
tableArea.addKeyListener(keyProcessor);
ActionListener taskPerformer = evt -> {
if (ballX <= 0 || ballX >= TABLE_WIDTH - BALL_SIZE) {
xSpeed = -xSpeed;
}
if (ballY >= RACKET_Y - BALL_SIZE && (ballX < racketX || ballX > racketX + RACKET_WIDTH)) {
timer.stop();
isLose = true;
tableArea.repaint();
}
else if (ballY <= 0
|| (ballY >= RACKET_Y - BALL_SIZE && ballX > racketX && ballX <= racketX + RACKET_WIDTH)) {
ySpeed = -ySpeed;
}
ballY += ySpeed;
ballX += xSpeed;
tableArea.repaint();
};
timer = new Timer(100, taskPerformer);
timer.start();
f.addWindowListener(new WindowAdapter() {
@Override
public void windowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});
f.pack();
f.setVisible(true);
}
public static void main(String[] args) {
new PinBall().init();
}
class MyCanvas extends Canvas {
public void paint(Graphics g) {
if (isLose) {
g.setColor(new Color(255, 0, 0));
g.setFont(new Font("Times", Font.BOLD, 30));
g.drawString("游戏已结束！", 50, 200);
}
else {
g.setColor(new Color(240, 240, 80));
g.fillOval(ballX, ballY, BALL_SIZE, BALL_SIZE);
g.setColor(new Color(80, 80, 200));
g.fillRect(racketX, RACKET_Y, RACKET_WIDTH, RACKET_HEIGHT);
}
}
}
}
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运行上面程序，将看到一个简单的弹球游戏，运行效果如图11.29所示。
![这里有一张图片]()
弹球游戏升级思路
上面的弹球游戏还比较简陋，如果为该游戏增加位图背景，使用更逼真的小球位图代替小球，更逼真的球拍位图代替球拍，并在弹球桌面増加一些障碍物，整个弹球游戏将会更有趣味性。细心的读者可能会发现上面的游戏有轻微的闪烁，这是由于AWT组件的绘图没有采用双缓冲技术，当重写paint方法来绘制图形时，所有的图形都是直接绘制到GUI组件上的，所以多次重新调用paint()方法进行绘制会发生闪烁现象。使用Swing组件就可避免这种闪烁，Swing组件没有提供Canvas对应的组件，使用Swing的Panel组件作为画布即可
