Java Swing

什么是 Java Swing？

Java Swing 是 Java 基础类库（JFC）的一部分，提供了一套丰富的图形用户界面（GUI）组件，使开发者能够创建跨平台的桌面应用程序。Swing 是对早期 AWT（Abstract Window Toolkit）的改进和扩展，它提供了更多的组件选择，并且完全用 Java 代码实现，保证了跨平台的一致性。

备注

Swing 的设计遵循 MVC（Model-View-Controller）架构模式，将数据、用户界面和业务逻辑分离，使代码更加模块化和易于维护。

Swing 的优势

跨平台性：编写一次，到处运行
可定制性：支持自定义外观和感觉（Look and Feel）
轻量级：Swing 组件是纯 Java 实现的，不依赖于本地窗口系统
丰富的组件库：提供了大量预制组件
事件驱动编程：基于监听器模式处理用户交互

开始使用 Swing

基本设置

要使用 Swing，首先需要导入相关包：

java
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

创建第一个 Swing 窗口

下面是一个创建简单 Swing 窗口的例子：

java
import javax.swing.*;

public class HelloSwing {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建在 Event Dispatch Thread 中运行 GUI 代码
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                // 创建窗口
                JFrame frame = new JFrame("我的第一个 Swing 应用");
                
                // 设置窗口大小
                frame.setSize(300, 200);
                
                // 设置关闭操作
                frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
                
                // 居中显示
                frame.setLocationRelativeTo(null);
                
                // 显示窗口
                frame.setVisible(true);
            }
        });
    }
}

这段代码创建了一个标题为"我的第一个 Swing 应用"的窗口，大小为 300x200 像素。程序运行后，窗口将在屏幕中央显示。

提示

总是使用 SwingUtilities.invokeLater() 来创建和更新 Swing 组件，这能确保所有 GUI 操作都在专门的 Event Dispatch Thread 中执行，避免线程问题。

Swing 基础组件

Swing 提供了丰富的 UI 组件，以下是一些常用的基础组件：

标签（JLabel）

用于显示文本或图像：

java
JLabel label = new JLabel("这是一个标签");
frame.add(label);

按钮（JButton）

用户可点击的按钮：

java
JButton button = new JButton("点击我");
button.addActionListener(new ActionListener() {
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        JOptionPane.showMessageDialog(frame, "你点击了按钮！");
    }
});
frame.add(button);

文本框（JTextField）

单行文本输入框：

java
JTextField textField = new JTextField(20); // 宽度为20个字符
frame.add(textField);

文本区域（JTextArea）

多行文本输入区：

java
JTextArea textArea = new JTextArea(5, 20); // 5行，每行20个字符
JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(textArea); // 添加滚动功能
frame.add(scrollPane);

复选框（JCheckBox）

允许用户选择或取消选择项目：

java
JCheckBox checkBox = new JCheckBox("同意条款");
frame.add(checkBox);

单选按钮（JRadioButton）

允许用户从一组选项中选择一个：

java
JRadioButton option1 = new JRadioButton("选项 1");
JRadioButton option2 = new JRadioButton("选项 2");

// 创建一个按钮组，确保只能选择一个选项
ButtonGroup group = new ButtonGroup();
group.add(option1);
group.add(option2);

JPanel panel = new JPanel();
panel.add(option1);
panel.add(option2);
frame.add(panel);

布局管理

Swing 提供了多种布局管理器，用于控制组件在容器中的位置和大小：

FlowLayout

组件按照添加顺序从左到右、从上到下排列：

java
JFrame frame = new JFrame();
frame.setLayout(new FlowLayout());

frame.add(new JButton("按钮 1"));
frame.add(new JButton("按钮 2"));
frame.add(new JButton("按钮 3"));

BorderLayout

将容器分为东、西、南、北和中心五个区域：

java
JFrame frame = new JFrame();
frame.setLayout(new BorderLayout());

frame.add(new JButton("北"), BorderLayout.NORTH);
frame.add(new JButton("南"), BorderLayout.SOUTH);
frame.add(new JButton("东"), BorderLayout.EAST);
frame.add(new JButton("西"), BorderLayout.WEST);
frame.add(new JButton("中心"), BorderLayout.CENTER);

GridLayout

将容器分割成等大的网格：

java
JFrame frame = new JFrame();
frame.setLayout(new GridLayout(3, 2)); // 3行2列

frame.add(new JButton("1"));
frame.add(new JButton("2"));
frame.add(new JButton("3"));
frame.add(new JButton("4"));
frame.add(new JButton("5"));
frame.add(new JButton("6"));

事件处理

Swing 使用事件监听器模式处理用户交互。以下是添加按钮点击事件的示例：

java
JButton button = new JButton("点击我");
button.addActionListener(new ActionListener() {
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        System.out.println("按钮被点击！");
    }
});

使用 Java 8 lambda 表达式可以简化代码：

java
JButton button = new JButton("点击我");
button.addActionListener(e -> System.out.println("按钮被点击！"));

菜单创建

Swing 可以轻松创建菜单栏、菜单和菜单项：

java
// 创建菜单栏
JMenuBar menuBar = new JMenuBar();

// 创建文件菜单
JMenu fileMenu = new JMenu("文件");
JMenuItem openItem = new JMenuItem("打开");
JMenuItem saveItem = new JMenuItem("保存");
JMenuItem exitItem = new JMenuItem("退出");

fileMenu.add(openItem);
fileMenu.add(saveItem);
fileMenu.addSeparator(); // 添加分隔线
fileMenu.add(exitItem);

// 创建编辑菜单
JMenu editMenu = new JMenu("编辑");
JMenuItem cutItem = new JMenuItem("剪切");
JMenuItem copyItem = new JMenuItem("复制");
JMenuItem pasteItem = new JMenuItem("粘贴");

editMenu.add(cutItem);
editMenu.add(copyItem);
editMenu.add(pasteItem);

// 将菜单添加到菜单栏
menuBar.add(fileMenu);
menuBar.add(editMenu);

// 设置菜单栏
frame.setJMenuBar(menuBar);

// 添加事件监听
exitItem.addActionListener(e -> System.exit(0));

对话框

Swing 提供了多种对话框：

消息对话框

java
JOptionPane.showMessageDialog(
    frame,
    "这是一条信息消息",
    "信息",
    JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE
);

确认对话框

java
int response = JOptionPane.showConfirmDialog(
    frame,
    "确定要执行此操作吗？",
    "确认",
    JOptionPane.YES_NO_OPTION
);

if (response == JOptionPane.YES_OPTION) {
    System.out.println("用户选择了'是'");
} else {
    System.out.println("用户选择了'否'");
}

输入对话框

java
String input = JOptionPane.showInputDialog(
    frame,
    "请输入您的姓名："
);

if (input != null) {
    System.out.println("输入的姓名是：" + input);
}

实际案例：简易计算器

下面是一个简易计算器的实现，展示了 Swing 在实际应用中的使用：

java
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

public class SimpleCalculator extends JFrame {
    private JTextField display;
    private double result = 0;
    private String lastOperator = "=";
    private boolean start = true;
    
    public SimpleCalculator() {
        // 设置窗口
        setTitle("简易计算器");
        setSize(300, 300);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setLocationRelativeTo(null);
        
        // 创建显示区域
        display = new JTextField("0");
        display.setEditable(false);
        display.setHorizontalAlignment(JTextField.RIGHT);
        add(display, BorderLayout.NORTH);
        
        // 创建按钮面板
        JPanel buttonPanel = new JPanel();
        buttonPanel.setLayout(new GridLayout(4, 4, 5, 5));
        
        // 添加数字按钮
        String[] buttonLabels = {
            "7", "8", "9", "/",
            "4", "5", "6", "*",
            "1", "2", "3", "-",
            "0", ".", "=", "+"
        };
        
        for (String label : buttonLabels) {
            JButton button = new JButton(label);
            buttonPanel.add(button);
            
            if (Character.isDigit(label.charAt(0)) || label.equals(".")) {
                button.addActionListener(new DigitButtonListener());
            } else {
                button.addActionListener(new OperatorButtonListener());
            }
        }
        
        add(buttonPanel, BorderLayout.CENTER);
        
        // 清除按钮
        JButton clearButton = new JButton("清除");
        clearButton.addActionListener(e -> {
            start = true;
            result = 0;
            lastOperator = "=";
            display.setText("0");
        });
        add(clearButton, BorderLayout.SOUTH);
    }
    
    private class DigitButtonListener implements ActionListener {
        @Override
        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
            String digit = ((JButton)e.getSource()).getText();
            
            if (start) {
                display.setText(digit);
                start = false;
            } else {
                display.setText(display.getText() + digit);
            }
        }
    }
    
    private class OperatorButtonListener implements ActionListener {
        @Override
        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
            String operator = ((JButton)e.getSource()).getText();
            
            if (!start) {
                calculate();
                start = true;
            }
            
            lastOperator = operator;
        }
    }
    
    private void calculate() {
        double x = Double.parseDouble(display.getText());
        
        switch (lastOperator) {
            case "+": result += x; break;
            case "-": result -= x; break;
            case "*": result *= x; break;
            case "/": result /= x; break;
            case "=": result = x; break;
        }
        
        display.setText(String.valueOf(result));
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            new SimpleCalculator().setVisible(true);
        });
    }
}

运行这段代码，你会得到一个功能简单但实用的计算器应用程序。计算器包含数字按钮（0-9）、基本运算符按钮（+、-、*、/）以及等号和清除按钮。

Swing 的绘图功能

Swing 允许开发者通过重写 paintComponent() 方法来绘制自定义图形：

java
import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class DrawingExample extends JPanel {
    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        
        // 转换为 Graphics2D 以获得更多功能
        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
        
        // 设置抗锯齿
        g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, 
                            RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        
        // 绘制矩形
        g2d.setColor(Color.BLUE);
        g2d.fillRect(50, 50, 100, 70);
        
        // 绘制圆形
        g2d.setColor(Color.RED);
        g2d.fillOval(200, 50, 100, 100);
        
        // 绘制线条
        g2d.setColor(Color.GREEN);
        g2d.setStroke(new BasicStroke(3));
        g2d.drawLine(50, 200, 300, 200);
        
        // 绘制文本
        g2d.setColor(Color.BLACK);
        g2d.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 20));
        g2d.drawString("Swing 绘图示例", 80, 250);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            JFrame frame = new JFrame("绘图示例");
            frame.add(new DrawingExample());
            frame.setSize(400, 300);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            frame.setLocationRelativeTo(null);
            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

Swing 最佳实践

始终在 EDT 中工作：所有 Swing 组件的创建和更新都应在事件调度线程中完成。
java
```
SwingUtilities.invokeLater(() -> {
    // 创建和更新 Swing 组件的代码
});
```
使用布局管理器：不要使用固定坐标定位组件，这会导致在不同平台上显示不一致。
合理组织组件：使用 JPanel 将相关组件分组，并为每个面板应用适当的布局管理器。
错误处理：捕获可能的异常并向用户显示友好的错误消息。
资源管理：及时释放不再使用的资源，如图像、文件句柄等。

总结

Java Swing 是一个强大而灵活的 GUI 工具包，虽然现在有更现代的 GUI 框架（如 JavaFX），但 Swing 因其简单性和广泛的应用仍然是 Java 开发者的重要工具。本文介绍了 Swing 的基础知识，包括创建窗口、添加各种组件、使用布局管理器、事件处理，以及简单的应用实例。

掌握 Swing 可以帮助你创建跨平台的桌面应用程序，无论是简单的工具还是复杂的企业软件，Swing 都能胜任。

练习与延伸学习

练习题

创建一个带有标签、文本框和按钮的窗口，当用户输入姓名并点击按钮时，显示一个欢迎消息。
使用不同的布局管理器创建一个表单，包含多个输入字段和提交按钮。
开发一个简单的图像浏览器，可以打开和显示图像文件。
创建一个绘图应用，允许用户使用鼠标在画布上绘制简单图形。

进一步学习资源

官方 Java Swing 教程
Java Swing 组件详解
Swing 高级主题：自定义组件
使用 Swing 创建响应式界面
Swing 与数据库交互

警告

虽然 Swing 是跨平台的，但在某些情况下，不同操作系统上的显示可能有细微差别。始终在目标平台上测试您的应用程序。

通过上述内容的学习和实践，你将能够掌握 Java Swing 的基础知识，并为构建更复杂的 GUI 应用程序打下坚实基础。

什么是 Java Swing？​

Swing 的优势​

开始使用 Swing​

基本设置​

创建第一个 Swing 窗口​

Swing 基础组件​

标签（JLabel）​

按钮（JButton）​

文本框（JTextField）​

文本区域（JTextArea）​

复选框（JCheckBox）​

单选按钮（JRadioButton）​

布局管理​

FlowLayout​

BorderLayout​

GridLayout​

事件处理​

菜单创建​

对话框​

消息对话框​

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输入对话框​

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总结​

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