Java课程设计音乐播放器设计.docx
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Java课程设计音乐播放器设计
程序设计课程设计
综合实验
音乐播放器
班级：
指导老师：
组员：
2014年12月2日
1程序功能描述
音乐播放器是一种用于播放各种音乐文件的多媒体播放软件。
我们以酷狗音乐播放器的操作界面为原型，设计一个实现播放、搜索、下载歌曲的Java音乐播放器。
此音乐播放器支持音乐格式较少，只有MID、WMA、MP3。
最后，为音乐播放器置入一些游戏，增强播放器的娱乐性。
2开发环境描述
IDE：
Eclipse（Luna）、netbeans
JDK:
1.8
图片处理：
Photoshop
3开发技术介绍
1）JavaSound：
JavaSoundAPI是JavaSE平台提供底层的处理声音接口。
使用JavaSoundAPI可以实现各种基于声音的应用，例如声音录制、音乐播放、音乐编辑等。
同时其还提供了第三方的扩展接口（SPI），实现各种音乐格式的解码与转码。
2）JavaZoom：
为了支持MP3的播放，必须为JavaSound扩展MP3的SPI支持库。
开源项目JavaZoom正是提供了一个兼容JavaSound的纯Java解码器。
引用：
jl1.0.1.jar、mp3spi1.9.5.jar、tritonus_share.jar
3）Jaudiotagger：
开源项目Jaudiotagger提供一个Java类库用于编辑音频文件的tag信息（附有此音频的歌手、标题、专辑、音轨长度等的信息）。
引用：
jaudiotagger-2.0.3.jar
4）Jsoup：
Jsoup是一款Java的HTML解析器，可直接解析某个URL地址、HTML文本内容。
它提供了一套非常省力的API。
引用：
jsoup-1.8.1.jar
5）Substance：
Swing自带提供了几种lookandfeel类，然而要设计一个非常精美的GUI界面，却相当麻烦。
使用javasubstance可以很简单地实现。
Substance里面有很多现成的非常漂亮的皮肤。
引用：
substance.jar
4详细设计
4.1功能模块划分
按结构化设计方法，划分出四个功能模块：
歌曲列表、播放控制、搜索及音乐库。
此四个模块正好对应酷狗用户界面的四部分。
酷狗音乐播放器如下：
Figure4.1.1Kugou
程序构建的包
main:
主入口
ui、ui.tool:
用户界面及其使用的一些工具类
song:
包含有歌曲、歌词信息的类
player:
播放相关的类
search:
搜索相关的类
程序结构图如下：
Figure4.1.2程序结构图
4.2用户界面设计
窗体（Frame）：
窗体初始大小为975*670；内容面板（ContentPane）由播放面板（PlayPanel）、歌曲列表面板（PlayListPanel）、搜索面板（SearchPanel）、展示面板（ShowPanel）构成，内容面板的布局采用的是BoxLayout+Box，PlayListPanel和SearchPanel对应都绑定了一个工具条（ButtonToolBar）
程序引用了外包Substance设计观感
4.2.1歌曲列表面板
PlayListPanel由一个工具条（ButtonToolBarextendsJToolBar）、JPanel构成，其中JPanel采用CardLayout布局，JPanel加入了3个歌曲列表面板（SongListPanelextendsJScrollPanel）、1个应用面板（JScrollPanel）利用工具条的按钮切换显示面板
Figure4.2.11歌曲目录
歌曲列表面板（SongListPanel）-列表的实现:
利用JTree实现二级目录。
顾名思义，JTree是树状元件，它由众多节点构成，其中JTree需要一个根节点（root）。
关于节点，我们用可派生节点DefaultMutableTreeNode类（implementsTreeNode）即这种节点可以做“树干”也可以做“叶子”
1）利用一个节点构建一个JTree，该节点为根节点，即一级节点
其实我们要实现的歌曲列表是3级节点：
根节点、歌曲目录、歌曲文件，这里我们需要隐藏点根节点：
tree.setRootVisible（false）;否则我们将看到3层目录
2）根节点加入节点歌曲目录节点（rootNode.add（aNode））
第2级节点为歌曲目录，可派生歌曲节点：
节点（TreeNode）的其中一个构造器是接受Object对象userObject
JTree是以节点的toString方法返回的字符串显示节点，而节点的toString是由UserObjcet的toString决定，所以用String来构建歌曲目录节点即可
3）歌曲目录节点应该有一个计算当前歌曲数目并在目录中显示的方法
目录节点计算其的子节点数，并更新到目录名
4）歌曲目录节点加入歌曲文件节点
加入方法与上面一样。
这里每个歌曲（File）是一个节点，不可派生子节点
上面说到每个节点在JTree显示的字符串，都是由该节点的UserObject.toString（）决定，File的toString返回的是该文件的路径，
这里我们重写DefaultMutableTreeNode的toString让它返回歌曲名，所以构造了SongNode类（extendsDefaultMutableTreeNode）
5）弹出菜单
再做下面各种操作前，需要一个使用载体，我们利用弹出菜单来实现
Figure4.2.12弹出菜单
6）移除歌曲目录
因为用户只能选中第2、3级节点，这里需要判断当前选中的是第几级节点：
获取选中的路径TreePathpath=tree.getSelectionPath（）（如果path==null可以不往下执行），通过path.getPathCount（）来判断，第3级节点是返回值是3。
如果是第3级节点，需获得它的上级节点（即歌曲目录）
获取末端组件DefaultMutableTreeNodenode=（DefaultMutableTreeNode）path.getLastPathComponent（）
获取上级节点DefaultMutableTreeNodeaList=node.getParent（）
如果是第2级节点，可直接获取选中路径的末端组件
aList=（DefaultMutableTreeNode）path.getLastPathComponent（）;
这样保证都从歌曲目录节点操作，
再按以下次序进行判断：
1.如果当前目录是默认目录，不移除，可以通过当前节点在根节点的位置判断root.getIndex（aList）
2.如果当前目录含有歌曲，进行提示是否移除，可以获取该目录节点的子节点数目（getChildCount）或者该节点是否为“叶子”（isLeaf）
3.如果当前目录播放着歌曲，终止播放，这里后面再叙述。
4.最后移除，aList.removeFromParent（）;
7）清空歌曲目录
与移除目录类似，最后清空使用的方法aList.removeAllChildren（）;
8）删除歌曲
可以参考移除目录的实现，需要注意的是，要保证当前选中的节点是第3级节点，即歌曲文件，是第2级节点就不往下操作，删除方法同样是aSong.removeFromParent（）
9）获取音频文件
通过JFileChooser打开个对话框，获取外部文件，并给其安装过滤器。
过滤器过滤出的格式为mid，mp3，wav
选择文件分为两种模式，1获取多个音频文件，2获取一个文件夹。
需设置JFileChooser的选择模式setFileSelectionMode（intparam）
关于第2种模式，获取了文件夹后，也要给文件夹进行过滤操作（直接判断或者安装过滤器）这里的过滤器是抽象类FileFilter，这里定义了一个AFilter（extendsFileFilter）
最后将这些files加入目录节点即可
10）鼠标右击选中当前节点
给JTree注册MouseListener.,先判断是否鼠标右击，再取与点击点坐标最近的节点tree.getPathForLocation（intx,inty）
应用面板（AppPanel）的实现：
应用面板用JScrollPane，加入多个按钮，一个按钮对应着Expandsion包附加的小游戏程序（Expandsion包导出游戏程序后，被删除）
以上，歌曲列表面板界面基本实现，注意每次对JTree操作后，请更新JTree的状态，tree.updateUI（）,否则有可能出现Bug。
在我们实现歌曲播放面板操作功能时，与歌曲列表面板进行交互，会再往列表面板添加功能。
4.2.2播放控制面板
PlayPanel由于JavaSwing布局复杂，我们可以用Eclipse的WindowBuilder或者netbeans的Matisse可视化构建
PlayPanel由以下组件构成
标签：
歌曲名（songNameLabel）当前播放进度时间（currentTimeCountLabel）
当前播放歌曲总时间（audioTotalTimeLabel）
按钮：
上一首（backPlay）下一首（frontPlay）播放（Play）静音（voiceControl）
下载（download）标记（mark）分享（share）
这里用到的按钮，都用到图片；为简化代码，构建一个IconButton来定义上面的按钮
其它：
组合框（JComboBox）mode控制播放模式
滑块条（JSlider）voiceAdjust控制音量
进度条（TimeProgressBar）这里用到的进度条timerProgressBar由于要计时，所以也构建一个TimeProgressBar
Figure4.2.21播放控制面板
4.2.3搜索及展示面板
SearchPanel/ShowPanel的布局可以参考PlayListPanel，这里说下折叠面板效果的实现（下图选中的按钮）
折叠：
SearchPanel/ShowPanel均设不可见，再设置Frame的大小和刷新。
展开：
给Frame注册窗体状态监听器，如果用户按了最大化按钮，会产生一个事件给监听器，这里判断当前窗体的新状态是否为最大化，然后与折叠操作类似。
（也可以不用“最大化”按钮判断，可以设置一个新按钮作事件源）
Figure4.2.31搜索及展示面板
4.3播放功能实现
播放面板功能主要由BasicPlayer、HigherPlayer、TimeProgressBar，BasicPlayer实现的是底层操作（播放、暂停、继续播放、终止、获取音频总时间等）。
HigherPlayer（extendsBasicPlayer）处理面板间的交互，面板与BasicPlayer的交互。
TimeProgressBar绑定了一个Timer，作计时功能。
4.3.1播放歌曲
为实现播放功能，我们这里用了JavaSoundAPI，它可以实现各种基于声音的应用。
JavaSoundAPI的输入/输出相当于IO流，TargetDataLine/SourceDataLine接口对应输入/输出设备,要得到这个设备的对象，需要设备信息：
它是输入还是输出设备，它处理的音频数据格式-即编码格式，不是“WAV/MP3”等文件格式
AudioSystem在此过程中起着工厂类的作用
这里先关注SourceDataLine如何实现播放功能：
BasicPlayer中关于播放的属性
privateAudioInputStreamaudioInputStream;
publicSourceDataLinesourceDataLine;
publicURLaudio;
publicThreadplayThread;
1）获取audioURL
回到SongListPanel，在JTree已注册的MouseListener里增加响应mouseClicked的处理，进行判断，选取第3级节点。
HigherPlayer在load方法里获取这节点的userObect（即File），再转成URL，这里在HigherPlayer,议保存这个节点，因为节点很容易获取它所在的列表节点。
2）从指定的URL获取音频输入流及音频编码格式
先获取音频输入流AudioSystem.getAudioInputStream（audio）,再获取其音频编码格式audioInputStream.getFormat（）
Javax.Sound默认支持的编码格式有PCM_SIGNED、PCM_UNSIGNED、ALAW、ULAW,对于这些编码格式我们都不这么了解，只知道WAV与MID采用的是PCM_SIGNED
当要播放MP3档时，这里会报异常，因为Javax.Sound并不支持MPEG1L3编码（MP3采用此格式编码）
3）将MPEG1L3编码转换成PCM_SIGNED
首先要扩展Javax.Sound的解码能力，之后再进行转码。
Javax.Sound除了有实现声音处理的API外，同时它以SPI（服务提供接口）为基础，实现各种音乐格式的解码与转码，SPI以插件形式扩展了音频处理的能力，SPI随程序启动而被启动。
即我们只要给程序引入MP3的SPI支持库，这里用到的第3方支持库是JavaZoom，
获取其中的jl1.0.jar、mp3spil1.9.5.jar、tritonus_share.jar
因为程序解码能力扩展，所以上面不再报异常，接着往下转码
//MPEG1L3转PCM_SIGNED
if（audioFormat.getEncoding（）!
=AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED）{
audioFormat=newAudioFormat（AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED,
audioFormat.getSampleRate（）,16,
audioFormat.getChannels（）,
audioFormat.getChannels（）*2,
audioFormat.getSampleRate（）,false）;
audioInputStream=AudioSystem.getAudioInputStream（audioFormat,
audioInputStream）;
}
这里将audioFormataudioInputStream分别转换成PCM_SIGNED，对于此转码方法，我们作了搬运工
4）获取输出设备信息及对象
//根据上面的音频格式获取输出设备信息
DataLine.Infoinfo=newInfo（SourceDataLine.class,audioFormat）;
//获取输出设备对象
sourceDataLine=（SourceDataLine）AudioSystem.getLine（info）;
这里sourceDataLineextendsLine
5）打开输出数据管道并进行IO操作
打开输出管道sourceDataLine.open（）;
允许此管道执行数据I/OsourceDataLine.start（）;
到这里，我们从输入流读入数据，再将数据写入输出管道（输出管道会先进入混频器，再进入到端口，这里我们不管混频器，只要知道数据输入到扬声器）
最后，我们应该设置一个独立线程（playThread）启动播放过程，否则主线程会在播放结束前阻塞。
4.3.2暂停及继续播放
为BasicPlayer加入属性：
publicbooleanIsPause=true;//是否为暂停状态
publicbooleanNeedContinue;//当播放同一首歌曲是否继续播放状态
1）暂停
这里IsPause初始为true，是为了后面Play按钮控制使用的
上面我们用到了playTread线程启动播放，那么“暂停”只要让此线程进入阻塞状态即可，“继续播放”则是唤醒线程。
playTread线程执行过程需要占有锁旗标，只要让它释放此锁旗标就达到暂停效果
这个锁旗标（Oject）我们设为BasicPlayer这个对象本身。
（其实随便一个对象也可以）
记住wait（），notify（）要在同步块中使用，synchronized（BasicPlayer.this）{},否则报异常
在音频数据的I/O读写循环中，设置一个控制标记（IsPause），true时，进入暂停:
BasicPlayer.this.wait（）;NeedContinue=true;
这里不需要设置IsPause为false，我们play按钮是如下判断，当前状态是暂停，则播放，当前是播放（即不是暂停），则暂停。
2）继续播放
当用户点击相同的歌曲，或者暂停后，再点击play按钮时，继续播放:
方法与暂停播放相对
3）终止当前歌曲播放和播放新选中歌曲功能
BasicPlayer增加属性：
publicbooleanIsComplete;
终止当前播放：
即是销毁当前播放线程
如果当前歌曲播放完成，即线程run完，线程自动销毁
如果当前歌曲播放中，播放新歌曲，我们手工销毁当前播放线程，并初始化IsPause、NeedContinue、IsComplete，之后启动新线程播放新歌曲。
我们需要在HigherPlayer里记录当前播放的歌曲与加载的歌曲，判断两者是否是同一首歌曲。
如果这里用stop也有可能会产生Bug，不安全，我们想要终止当前线程，不一定要销毁，有点强暴，我们让线程执行完就可以，加入新标记booleanIsEnd，True时，完成这个线程（return）。
这样播放新歌曲时，过渡平滑些
4）Play按钮状态
上面说到的方法：
都是用于播放面板Play按钮的功能操作
点击Play按钮的5种状态：
1.载入歌曲为null时，没什么都不做
2.当前没播放歌曲，播放载入歌曲
3.当前播放着歌曲，让它暂停
4.当前播放歌曲已暂停，如果加载歌曲没变，让它继续播放
5.不管当前播放歌曲是否暂停，如果加载歌曲与播放歌曲不同，终止当前播放歌曲线程，播放载入歌曲
4.3.3音量控制
输出设备对象sourceDataLine有获取各种控制的方法
获取当前输出设备对象的浮点控制器对象，类型为总音量控制sourceDataLine.getControl（FloatControl.Type.MASTER_GAIN）;
然后通过floatVoiceControl.setValue（）/getValue（），设置/获取当前音量（db）音量大概范围为-80F~6F默认为0F
通过一个滑块组件（JSlider）设置其值
4.3.4播放模式
1）上一首/下一首
获取当前歌曲节点的位置（通过其父节点获取的），再指向上一个/下一个，然后加载此歌曲节点，手工触发play按钮
2）单曲播放、循环等模式
因为是播放完，之后进行播放模式操作，给BasicPlayer增加属性booleanIsComplete，判断当前是否播放完。
因为线程播放期间，一直阻塞，所以在线程最后设置IsComplte=true；
组合框获取当前模式的值，进行判断。
在当前歌曲播完后，这里可以先触发一下play按钮，成暂停状态，设置IsPause为true，等待下次播放，随后进行播放模式操作选择，这个与节点所在的位置有关。
4.3.5时间进度条
要想实现进度条，需要得到当前播放歌曲的播放时长，再通过一个计时器，设置进度条的值。
1）获取歌曲播放时长
每个音频文件都要个文件头记录音频信息（作者、采样率、时长等），引用外包jaudiotagger.jar解析音频，步骤如下：
获取音频文件
//AudioFileIO是org.jaudiotagger.audio包的类
AudioFilefile=newAudioFileIO.read（newFile（URI））;
获取音频文件头
AudioHeaderaudioHeader=file.getAudioHeader（）;
获取音频总长度
inttimelength=audioHeader.getTrackLength（）;
这里的timelength是秒计，之后将timelength转成“0:
00”格式即可。
需要更新播放面板（PlayPanel）的当前歌曲总时间标签（audioTotalTimeLabel）
2）计时及更新进度条
这里构建了一个TimeProgressBar（extendsJProgressBar）,其中绑定了一个计时器Timer
当播放歌曲前，更新初始化TimeProgressBar的状态（TimeProgressBar的两个最值为0，timelength），重置Timer，启动Timer。
暂停歌曲时，Timer阻塞。
继续播放时，Timer唤醒。
Timer对应有个线程，执行一次（或定期重复执行）它的任务Task。
Timer.schedule（TimerTasktask,longdelay,longperiod）。
给Timer安排一个任务，从指定延迟时间（delay）后执行task，之后按间隔时间（period这里是1s）执行。
每次执行Task，更新TimeProgressBar的值和当前播放进度时间标签currentTimeCountLabel，当计时时间等于当前歌曲播放时长时，终止Timer，放弃所有任务，Timer.cancel（）,当本次任务会执行完。
暂停/继续播放时，可以参考歌曲的处理，来处理Timer，Timer也共享IsPause，最后也是阻塞/唤醒计时线程。
4.4歌词展示实现
4.4.1加载歌词文件
加载歌词文件的方式，我们分为两种方式
1.在加入歌曲文件时，直接判断歌曲文件所在目录是否有对应的歌词文件，同名判断（隐式加入）
2.用户方加入歌词文件（显式加入）
这里加入方法为歌曲文件一样，打开文件对话框让用户选择。
获取歌词文件数组后，与歌曲文件匹配：
为了进行匹配，我们需要记录下当前程序已加载的歌曲（Listsonglist）,在程序加入歌曲时，把这些歌曲文件加入到集合即可。
删除歌曲时，集合也要将其删除
之后对加入的歌词文件进行匹配（同名匹配）：
利用JDK8的新特性，可以将songlist转成数据流，挑选出满足条件（是否同名）的数据组成子集合，子集合中的元素即是与此歌词匹配的歌曲。
4.4.2解析歌词文件
观察下面的歌词文件（lrc），其实lrc是一种遵循特殊规范的文本文件
[ar:
陈奕迅]
[ti:
k歌之王]
[00:
13.32]我唱得不够动人你别皱眉
[00:
19.89]我愿意和你约定至死
它包含信息有歌手（[ar:
]）、标题（[ti:
]）、专辑（[al:
]）、歌词（时间-歌词键值对）
从Filelrc读取每一行
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