疯狂java实战演义第6章 仿Windows画图.docx

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疯狂java实战演义第6章仿Windows画图

第6章仿Windows画图

6.1画图软件概述

我们平时所使用的图形处理工具有PhotoShop、Windows画图工具等，其中PhotoShop是一款非常强大的图形处理工具，Windows画图工具则是一款较为简单的画图工具，功能较为简单，相信经常使用Windows系统的读者都比较熟悉，是一种比较简单与具有代表性的画图工具，虽然功能不够强大，但具有大多图片处理程序所必需的基本功能：

铅笔画图、各种数学函数图形、填色、取色、橡皮擦等等功能。

本文将使用Java语言去实现Windows的大部分功能，包括取色、各种数学函数图形、橡皮擦、喷枪、颜色编辑等功能，除了这些绘图功能，还会实现打开图片、保存图片等文件操作功能。

画图工具的最终效果如图6.1所示。

图6.1画图

6.2画图工具原理

我们可以考虑一下如何使用Java程序去实现这些功能，如果需要进行画图，那么我们当然就需要Graphics类来向界面画上相应的内容，如果需要进行文件操作，我们可以使用Java的IO来实现。

6.2.1画线

在Graphics中许多方法，其中有一个drawLine的方法，使用该方法我们可以将线画到界面中，该方法中有四个参数，分别是线的开始点坐标（x、y）与线的结束点的坐标（x、y），因此，如果需要调用该方法来画线的话，需要捕获用户在界面中按下鼠标的点坐标与放开鼠标时的点坐标。

当调用了drawLine方法后，我们再对界面的组件进行一次repaint就可以实现画线的功能。

6.2.2其他画图功能

画线我们可以调用drawLine方法，那么画椭圆的话可以调用Graphics类的drawOval方法，如果需要画矩形的话，可以调用drawRect方法。

如果需要实现橡皮擦的功能，可以将鼠标经过的区域画上白色的线。

实现喷涂的功能，可以在当前鼠标点击的区域中画上相应的点，Graphics类中提供了一个fillRect的方法，我们可以利用该方法去填充当前的区域。

除这些画图功能外，我们还需要提供一个刷子的功能，刷子功能可以看作是一个画笔功能，只是使用刷子画出来的线比画笔更粗而已。

6.2.3保存图片功能

我们可以在画图的界面中保存一个BufferedImage的对象，那么可以通过这个对象得到一个Graphics对象，得到该对象，就可以使用它的drawXXX的方法来进行画图，到最终需要进行保存的时候，我们可以将这个BufferedImage对象通过ImageIO的writer方法写到文件中。

只要知道使用Java程序来实现画图的原理，实现程序就十分的简单，关键是如何计算各个工具的有效范围。

6.3创建画图工具的各个对象

使用Windows的画图软件，发现在编辑图片的时候，有个相似的过程，首先是用鼠标选择需要使用的工具，然后就在画板中用鼠标进行拖动、点击等动作，画板会显示出相应工具的所产生的效果，所以在这里设计一个命名为Tool的接口，这个接口是所有工具的接口，里面定义了一系列的鼠标动作。

实际上在这个画图工具中，所有的工具都必须遵守一定的规范，即使用鼠标进行拖动、点击等动作，当需要定义某些规范的时候，我们可以将这些规范写到一个接口中，那么这个接口所有的实现类都要遵守这个规范，这也是本章将工具作为一个接口的原因。

在本章中，画图软件的主界面使用ImageFrame，该类继承于JFrame，该类会初始化画图软件的各种组件。

由于我们有选择打开图片文件的操作，所以会有一个扩展javax.swing.JFileChooser类（为选择文件提供一种简单的窗口选择机制）的ImageFileChooser类，用于处理选择文件时的过滤等操作。

因为绘图的功能已经全部由Tool的实现类去实现，所以除了绘图外的其它功能的逻辑实现，就全部放到ImageService类中，本章中的类图如图6.2所示。

图6.2画图软件类图

6.3.1工具接口Tool

从图6.2中可以看到，工具接口Tool定义了鼠标动作的四个方法，分别是拖动mouseDrapped（）、移动mouseMoved（）、松开mouseReleased（）、按下mousePressed（）、点击mouseClicked（）五个动作，并用String类型的常量属性来定义工具的类型。

这个接口只有一个实现类AbstractTool，而每个工具类都是去扩展AbstractTool类，在图中表现为Tool1、Tool2…….ToolN。

以下是此接口定义的属性与方法：

❑staticfinalStringARROW_TOOL，箭头工具类型。

❑staticfinalStringPENCIL_TOOL，铅笔工具类型。

❑staticfinalStringBRUSH_TOOL，刷子工具类型。

❑staticfinalStringCUT_TOOL，剪切工具类型。

❑staticfinalStringERASER_TOOL，橡皮擦工具类型。

❑staticfinalStringLINE_TOOL，直线工具类型。

❑staticfinalStringRECT_TOOL，矩形工具类型。

❑staticfinalStringPOLYGON_TOOL，多边形工具类型。

❑staticfinalStringROUND_TOOL，椭圆形工具类型。

❑staticfinalStringROUNDRECT_TOOL，圆角矩形工具类型。

❑staticfinalStringATOMIZER_TOOL，喷墨工具类型。

❑staticfinalStringCOLORPICKED_TOOL，颜色选择工具类型。

❑voidmouseDragged（MouseEvente），当捕捉到鼠标拖动时调用的方法定义。

❑voidmouseMovedMouseEvente），当捕捉到鼠标移动时调用的方法定义。

❑voidmouseReleasedMouseEvente），当捕捉到鼠标松开时调用的方法定义。

❑voidmousePressedMouseEvente），当捕捉到鼠标按下时调用的方法定义。

❑voidmouseClickedMouseEvente），当捕捉到鼠标点击时调用的方法定义。

从接口中定义的属性与方法可以看出，在接口中只定义工具的类型，还有定义工具鼠标动作的方法，就不再做任何的事情，这些方法由它的实现类去具体实现。

在某个对象中需要使用到Tool的实现类时，我们可以使用一个ToolFactor的类来得到具体的某个Tool实现类，ToolFactory返回的都是Tool接口，因此使用者根本不需要关心使用的是哪一个实现类，当代码发生改变的时候，也可以减少代码的修改。

换言之，使用者只与ToolFactory耦合。

6.3.2Tool的实现类AbstractTool

AbstractTool是Tool的实现类，也是一个抽像类，所以并不能被创建，只能被继承。

此类实现Tool中定义的所有方法，并扩展了其它方法，让其子类继承或者重写。

该类中为其他的工具类提供了大部分的实现，那么它的子类就可以不必再做重复的实现，只关心与本类相关的逻辑，AbstractTool所定义的方法如下：

❑AbstractTool（ImageFrameframe），让子类调用的构造器，以ImagerFrame为参数，用于获取画板的属性。

❑AbstractTool（ImageFrameframe,Stringpath），让子类调用的构造器，以ImagerFrame为参数，path是工具的图标路径。

❑CursorgetDefaultCursor（），此方法获取默认鼠标指针的形状。

❑voidsetDefaultCursor（Cursorcursor），设置鼠标指针指针，以Cursor为参数。

❑voidsetPressX（intx），设置鼠标按下的x坐标，int类型的x为鼠标的x坐标。

❑voidsetPressY（inty），设置鼠标按下的y坐标，int类型的y为鼠标的y坐标。

❑intgetPressX（），返回上次鼠标按下的x坐标。

❑intgetPressY（），返回上次鼠标按下的y坐标。

❑voidmouseDragged（MouseEvente），实现当捕捉到鼠标拖动时调用的方法。

❑voidmouseMovedMouseEvente），实现当捕捉到鼠标移动时调用的方法。

❑voidmouseReleasedMouseEvente），实现当捕捉到鼠标松开时调用的方法。

❑voidmousePressedMouseEvente），实现当捕捉到鼠标按下时调用的方法。

❑voidmouseClickedMouseEvente），实现当捕捉到鼠标点击时调用的方法。

❑voidcreateShape（MouseEvente,Graphicsg），画图形，通过参数e去获取鼠标的轨迹，并用Graphics类型的对象g去画图形。

❑voiddraw（Graphicsg,intx1,inty1,intx2,inty2），画图形，g是用来画图形的对象，（x1，y1）是起点坐标，（x2，y2）是终点坐标。

这个方法是一个空的方法，主要是由其子类实现。

❑voiddragBorder（MouseEvente），拖动边界，也就是改变画布的大小。

接口用于定义规范，那么抽象类就是用于实现部分的规范。

当我们在编写程序的过程中发现，有一类对象都必须遵守某些行为，那么我们可以将这些行为都当作规范，写到接口中；如果有些对象实现了部分的行为，其他的行为更希望让它的子类去实现，那么我们可以将这些对象作为一个抽象类。

6.3.3AbstractTool的子类

AbstractTool一共有ArrowTool（箭头）、PencilTool（铅笔）、BrushTool（刷子）、EraserTool（橡皮擦）、LineTool（直线）、RectTool（矩形）、PolygonTool（多边形）、RoundTool（椭圆形）、RoundRectTool（圆矩形）、AtomizerTool（喷墨）、ColorPickedTool（颜色选择）11个子类，这些子类都是根据自己的情况重写AbstractTool的部分或者全部方法。

由于在本设计中，想这些类在外表现为Tool接口，不希望被直接实例化，所以此类的构造器私有，并提供一个静态的方法获取Tool类型的此类实现，如下：

❑staticToolgetInstance（ImageFrameframe），获取Tool类型的本类实例。

由于我们并不希望外界可以直接使用new关键字来创建这些类的实例，因此在这里使用了单态模式，所有的子类都提供了getInstance的方法来返回本类的实例，并且所有的构造器都是私有的。

在下面的章节中，将会讲解如何实现这11个子类。

6.3.4界面类ImageFrame

这个画图工具的界面的主要放在这个类中实现，此类有以下方法：

❑voidinit（），设置化主界面。

❑JPanelgetDrawSpace（），获取画布。

❑JPanelgetColorPanel（），获取颜色面板。

❑MyImagegetBufferedImage（），获取画板中的图片。

❑voidsetBufferedImage（MyImagebufferedImage），设置画板图片，MyImage是BufferedImage的一个扩展类。

❑voidsetTool（Tooltool），设置正在使用的工具。

❑ToolgetTool（），获取正在使用的工具。

❑JColorChoosergetColorChooser（），获取颜色选择器。

❑JPanelcreateColorPanel（），创建一个简单的颜色选择面板。

❑JPanelgetCurrentColorPanel（），获取颜色选择面板。

❑DimensiongetScreenSize（），获取Dimension类形screenSize，screenSize主要用于获取画板的高与宽等属性。

❑voidcreateMenuBar（），创建文件、查看、颜色、帮助等菜单栏。

❑JPanelcreateDrawSpace（），创建画板。

❑JPanelcreateToolPanel（），创建用于画图的工具栏。

另外，此类有一个继承JPanel的内部类DrawSpace，用于充当画图工具的画板，此内部类只有一个方法，就是一个用于绘图的方法，如下：

❑voidpaint（Graphicsg），画图。

界面类类似于我们MVC模式中的V（视图），该类并不负责处理任何的逻辑，主要负责从界面接收数据，再传递给具体的业务类，让其进行相关的处理。

在本章，负责处理画图功能的主要是Tool的实现类。

6.3.5业务逻辑类ImageService

除鼠标的画图功能外（画图功能由Tool的实现类完成），初始化画板、图片的新建打开与保存、各种面板的显示与隐藏、颜色的编辑、整个界面的刷新、菜单等业务逻辑都放在这个类中实现，该类包含了以下的方法：

❑initDrawSpace（ImageFrameframe），初始化画板。

❑DimensiongetScreenSize（），获取屏幕的分辨率。

❑repaint（Graphicsg,BufferedImagebufferedImage），刷新界面。

❑staticCursorcreateCursor（Stringpath），创建鼠标图形。

Path是鼠标图形的路径。

❑voidsave（booleanb,ImageFrameframe），保存图片。

❑voidopen（ImageFrameframe），打开图片。

❑voidcreateGraphics（ImageFrameframe），创建新图片并初始化。

❑voideditColor（ImageFrameframe），编辑颜色。

❑voidexit（ImageFrameframe），退出画图软件。

❑voidmenuDo（ImageFrameframe,Stringcmd），处理菜单事件。

除了画图功能外，ImageService负责了整个画图工具的其他功能，在本章中，该类是无状态的Java对象，它并没有保存一些状态属性。

6.3.6文件选择类ImageFileChooser

ImageFileChooser类继承了JFleChooser类，JFleChooser是Java提供的一个简单的文件选择机制，我们这里扩展这个类，是为了增加我们自己的文件过滤器。

见以下方法：

❑StringgetSuf（），获取文件的后缀名。

❑voidaddFilter（），增加文件过滤器，这里只选择图片类形的文件。

这个类中有一个继承FileFilter类的内部类MyFileFilter，这个内部类主要是重写FileFilter的accept方法，判断是否是合法的文件类型，如下：

❑booleanaccept（Filef），判断是否是合法的文件类型。

在本小节中，我们主要确定了画图工具所涉及的几个对象，并定义了他们的行为与属性，在下面章节中，我们只要按照这些定义好的方法，逐步去实现我们的画图工具。

6.4主界面实现

在这个软件中，主界面主要由左边的工具栏、下面的颜色选择板、占大部分区域的画图区、菜单等几部分组成，用BorderLayou的排板方式，左边工具栏在BorderLayou.WEST位置，画图区在BorderLayout.CENTER位置，颜色选择面板在BorderLayout.SOUTH位置。

先看主界面的初始化：

6.4.1初始化界面（init（）方法）

首先，设置JFrame窗口的标题，接下来初始化画图区域，初始化为白色，然后再获取PENCIL_TOOL（铅笔）类型的Tool，创建各种鼠标监听器，并在监听的执行方法中调用Tool的相应方法，最后获取左边工具栏面板、下面菜单栏面板、菜单，并把这些面板与画图获取加到JFrame中。

见以下代码。

代码清单：

code\image\src\org\crazyit\image\ImageFrame.java

publicvoidinit（）{

//设置标题

this.setTitle（"未命名-画图"）;

//初始化画图

service.initDrawSpace（this）;

//设置标题

//获取正在使用的工具

tool=ToolFactory.getToolInstance（this,PENCIL_TOOL）;

//创建鼠标运动监听器

MouseMotionListenermotionListener=newMouseMotionAdapter（）{

//拖动鼠标

publicvoidmouseDragged（MouseEvente）{

tool.mouseDragged（e）;

}

//移动鼠标

publicvoidmouseMoved（MouseEvente）{

tool.mouseMoved（e）;

}

};

//创建鼠标监听器

MouseListenermouseListener=newMouseAdapter（）{

//松开鼠标

publicvoidmouseReleased（MouseEvente）{

tool.mouseReleased（e）;

}

//按下鼠标

publicvoidmousePressed（MouseEvente）{

tool.mousePressed（e）;

}

//点击鼠标

publicvoidmouseClicked（MouseEvente）{

tool.mouseClicked（e）;

}

};

drawSpace.addMouseMotionListener（motionListener）;

drawSpace.addMouseListener（mouseListener）;

createMenuBar（）;

//以drawSpace为viewport去创建一个JScrollPane

scroll=newJScrollPane（drawSpace）;

//设置viewport

ImageService.setViewport（scroll,drawSpace

bufferedImage.getWidth（）,bufferedImage.getHeight（））;

//将panel加到本Frame上面

this.add（scroll,BorderLayout.CENTER）;

//this.add（toolPanel,BorderLayout.WEST）;

//this.add（colorPanel,BorderLayout.SOUTH）;

}

可以看到，这里有两种鼠标监听器，MouseMotionListener和MouseListener，MouseMotionListener主要是监听鼠标的运动动作，我们实现了它的mouseDragger（鼠标拖动）与mouseMoved（鼠标移动）方法，MouseListener负责监听鼠标的其它动作，我们实现了它的mouseReleased（松开鼠标）、mousePressed（按下鼠标）和mouseClicked（点击鼠标）三个方法。

以上代码的黑体部分，这三行代码分别创建菜单、画图工具栏与颜色选择面板，如何创建我们将在6.4.3、6.4.4和6.4.5中详细描述。

现在运行画图工具，可以看到效果如图6.3所示。

图6.3主界面

6.4.2获取画板

这是一个画图工具，所以需要一个可以绘图的区域，在这里我们用继承JPanel的内部类DrawSpace去充当这个绘图区域，见以下代码。

代码清单：

code\image\src\org\crazyit\image\ImageFrame.java

//画图区域

publicclassDrawSpaceextendsJPanel{

/**

*重写voidpaint（Graphicsg）方法

*

*@paramgGraphics

*@returnvoid

*/

publicvoidpaint（Graphicsg）{

//draw

service.repaint（g,bufferedImage）;

}

}

从上面代码可以看到，这个内部类比较简单，只是继承JPanel，并重写JPanel的paint方法，这里需要注意的是，要调用此方法，并不是直接调用paint方法，而是调用ImageService的repaint方法。

而获取这个画板就是去创建一个这个画板类的实例，由于我们的画图软件是每次都只编辑一张图片，所以这个创建画板的方法在本类中只被调用一次。

首先是new一个DrawSpace实例，再设置这个drwaSpace的大小，并且返回，见以下代码。

代码清单：

code\image\src\org\crazyit\image\ImageFrame.java

//创建画板

publicJPanelcreateDrawSpace（）{

JPaneldrawSpace=newDrawSpace（）;

//设置drawSpace的大小

drawSpace.setPreferredSize（

newDimension（（int）screenSize.getWidth（）

（int）screenSize.getHeight（）-150））;

returndrawSpace;

}

6.4.3创建菜单

这个软件的菜单组织形式如下：

-文件（F）

-新建（N）

-打开（O）

-保存（S）

-退出（X）

-查看（V）

-工具箱（T）

-颜料盒（C）

-颜色（C）

编辑颜色

-帮助（H）

-帮助主题

-关于

由于菜单比较简单，我们把文件、查看、颜色、帮助四个菜单文字放在一个String类型的数组menuArr里面，并迭代这个数组去创建一个JMenu，JMenu就是指菜单。

同样，把他们下面的各个菜单项文字也放在一个String类型的二维数组里面，去迭代创建每个JmenuItem（菜单项），每创建完一个，就为它加上一个动作监听器，去监听这个菜单项是否被点击。

请看以下代码。

代码清单：

code\image\src\org\crazyit\image\ImageFrame.java

//创建菜单

publicvoidcre