Java 动画和图形绘图的开发应用

Java动画和图形绘图的开发应用 报告人：李斌导师：肖炳甲研究员日期：2009年09月25日

一、Java图形用户界面基础介绍 二、图形渲染三、动画原理四、开发与应用

一、Java图形用户界面基础介绍 • 抽象窗口工具包AWT: AWT 是Java发布的第一个图形用户界面（GUI），是一个非常简单的具有有限 GUI 组件、布局管理器和事件的工具包。AWT使用的技术是对等设计模式（即Peer），其结构关系参见下图。

一、Java图形用户界面基础介绍 • Java2D： Java2D是Java的图形库，主要包括Point, Line, Rectangle , Ellipse 等常用图形。它包括基本的和高级的绘制操作，图像处理、文本和打印等功能。例如：其中GeneralPath 类可表示根据直线、二次曲线和三次曲线构造的单个或多个几何路径（图形）。 • Swing: Swing是现今桌面Java开发人员使用的主要GUI库。Swing的一些底层类是借用了AWT的少数几个基础类 , 然而Swing不再沿用AWT的 Peer对等模式来实现GUI界面，Swing是完全基于Java2D自绘制图形而实现的。

一、Java图形用户界面基础介绍 下图为Swing的部分类关系图，与AWT的类关系图对比可知，Swing 不再沿用Peer对等模式来实现GUI界面。

一、Java图形用户界面基础介绍 下图为桌面Java图形API分层图，AWT,Java2D和Swing皆为Java的标准库，三者相互作用，为图中顶部的应用程序提供图形和用户界面库。其中可以看到，应用程序可以直接调用Swing方法，但是在底层，这些方法的功能是通过联合调用AWT和Java2D处理的。

一、Java图形用户界面基础介绍 4. SWT: 鉴于AWT 怪异的界面和SWING 较慢的速度。Eclipse组织编写的SWT开发包，为Java程序员提供了AWT和SWING之外的一个更佳的选择。SWT的功能没有通过任何Java虚拟机来操作，而是直接调用 Windows GDI和Shell功能，这一点是通过JNI方法调用完成。 SWT在速度和外观上的改善，伴随着eclipse开发环境的使用得到广泛的使用，但其也有一些不足之处：SWT 不支持 GUI 控件的自动销毁，只能自顶向下地构建 GUI，需要与Java虚拟机绑定等。

二、图形渲染基础 这一部分我们通过利用Swing渲染，显示应用程序怎样绘制了在显示器上出现的用户界面。主要讲述以下主题：事件、绘制、渲染、双缓冲、线程 1.事件：在Java中事件可以是来自本地系统，如：一个可见的窗口或键盘输入，或者来自Java本身，如：一个应用程序产生的请求。这些事件放在一个事件队列中，通过在事件派发线程（EDT）中运行， EventQueue对象在Swing中进行事件置入和派发。

二、图形渲染基础 • Swing绘制：发起绘制请求途径：Swing或AWT库自身发起绘制求；应用程序发起绘制请求。发起绘制请求方法：异步请求： Component.repaint() 它告诉Swing需要更新的内容，由Swing安排这些请求细节，并适当地组合这些请求。同步请求：JComponent.paintImmediately(), 该请求不会被放在进行处理的事件队列中，而是程序直接处理这个绘制请求并继续工作。

二、图形渲染基础 3. Swing渲染： Swing渲染模式以单线程绘制模式为中心，常用绘制方法有： JComponent.paintComponent(Graphics g) 和 Component.paint(Graphics g), 应用程序可重写这些方法，但重绘时并不需要显式的调用它们，重绘请求由RepaintManager处理： RepaintManager调用这个组件的 paint() 或 paintComponent() ，然后顺序地渲染组件的内容，边界和子组件。

二、图形渲染基础 Java2D图形和图像的绘制过程： 1）获取一个Graphics或者Graphics2D对象。 2）设置这个Graphics对象的属性。 3）用这个Graphics对象绘制图形基本元素或图像。下面是Swing组件的paintComponent()方法中的示例代码： publicvoid paintComponent(Graphics g) { Graphics2D g2 = (Graphics2D) g; BasicStroke bs1 = new BasicStroke(2f); g2.setStroke(bs1); g2.setColor(Color.RED); g2.draw(IPShape); g.drawImage(eastImage,0,0,null); }

二、图形渲染基础 4.双缓冲：为消除屏幕刷新是出现的图像闪烁等缺点，Swing提供了双缓冲机制。所谓双缓冲就是使用一个屏幕之外的，称为后台缓冲的图像作为它的渲染操作的目的地，在适当的时候，把这个后台缓冲复制到屏幕，这样当屏幕更新是会更加平滑。 publicvoid paint(Graphics g) { Dimension d = getSize(); offDimension = d; offImage = createImage(d.width,d.height); offGraphics = offImage.getGraphics(); offGraphics.setColor(getBackground()); offGraphics.fillRect(0,0,d.width,d.height); offGraphics.drawImage(eastImage,0,0,null); g.drawImage(offImage,0,0,null); }

二、图形渲染基础 • 线程：当我们运行一个Swing应用程序时，会自动创建三个线程：第一个是主线程，它运行应用程序的主方法；第二个线程是工具包线程，它负责捕获系统事件，它是AWT实现的一部分，从而不运行应用程序的代码；第三个则是事件派发线程（EDT）。然而考虑到Swing的单线程规则，我们在编写程序时应避免在EDT中执行任何冗长的操作，以免导致EDT阻塞。对此我们可参考下面的代码：

二、图形渲染基础 public void actionPerformed(ActionEvent e) { new Thread(new Runnable() { public void run() { final String text = readTimeText(); //简单操作 SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { ……//要执行的代码 } }) } }).start(); }

三、动画原理 1、动画的基本思想：是我们定义的对象（图形，图像等）如何随着时间进行改变，并到达某一时间点时候适当的渲染这些对象。 2、基本概念：基于帧的动画：动画的单独的视图称为一帧，而动画则由一系列这样的帧组成。帧频：这些帧显示的频率称为帧频。定时：方式一：使线程睡眠一段时间： Thread.sleep(delay)

三、动画原理 方式二：定时器的使用：java.util.Timer 和 TimerTask timer = new Timer(); timer.schedule(new TimerTask() { public void run(){ …//要操作的方法 } }, delay); 加速和减速：与默认恒速动画的突然启动和停止行为相比，加速和减速的方式可以使动画感觉起来更加平滑。这种方式可以通过自己编写代码设定帧频实现，也可

三、动画原理 以通过开源工具包实现。 Timing Framework工具库中Animator框架类提供了内插实现： Animator.setAcceleration (float a); Animator.setDeceleration (float d);

四、开发与应用 Offline-EastView实现

四、开发与应用 功能：该程序可按炮号同步显示实验视频，等离子体边界， IP电流信号。应用平台：根据EASTIM通信系统的插件机制，可将该程序嵌入到其中，扩展其功能。

谢谢！

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