Скажу сразу - при работе с графикой, скорее всего, со временем Вам придется воспользоваться всеми предоставленными инструментами без исключения для достижения наилучшего визуального эффекта. Подробное описание о том «что и как» можно найти - это официальный туториал по Graphics2D. Его должно быть более чем достаточно, чтобы ввести Вас в курс дела.

Я уже привел небольшой пример написания своего UI, но есть и другие варианты кастомизации интерфейса. Каждый отдельный J-компонент производит свою Lightweight-отрисовку при помощи метода paint(), который можно легко переопределить и изменить. Напрямую (не всегда, но чаще всего) его лучше не использовать (не буду вдаваться в подробности, так как это целая тема для отдельного топика). Для следующего примера используем метод paintComponent(). Рассмотрим как его можно применить поближе…

Начну с примера - текстовое поле с визуальным фидбэком при отсутствии содержимого:

JTextField field = new JTextField()
{
private boolean lostFocusOnce = false ;
private boolean incorrect = false ;

{
// Слушатели для обновления состояния проверки
addFocusListener (new FocusAdapter()
{
public void focusLost (FocusEvent e)
{
lostFocusOnce = true ;

repaint ();
}
});
addCaretListener (new CaretListener()
{
public void caretUpdate (CaretEvent e)
{
if (lostFocusOnce)
{
incorrect = getText ().trim ().equals ("" );
}
}
});
}

protected void paintComponent (Graphics g)
{
super.paintComponent (g);

// Расширенная отрисовка при некорректности данных
if (incorrect)
{
Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;

// Включаем антиалиасинг для гладкой отрисовки
g2d.setRenderingHint (RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);

// Получаем отступы внутри поля
Insets insets;
if (getBorder () == null )
{
insets = new Insets (2, 2, 2, 2);
}
else
{
insets = getBorder ().getBorderInsets (this );
}

// Создаем фигуру в виде подчеркивания текста
GeneralPath gp = new GeneralPath (GeneralPath.WIND_EVEN_ODD);
gp.moveTo (insets.left, getHeight () - insets.bottom);
for (int i = 0; i < getWidth () - insets.right - insets.left; i += 3)
{
gp.lineTo (insets.left + i,
getHeight () - insets.bottom - ((i / 3) % 2 == 1 ? 2: 0));
}

// Отрисовываем её красным цветом
g2d.setPaint (Color.RED);
g2d.draw (gp);
}
}
};

Наличие содержимого перепроверяется при печати и потере фокуса полем. Переключившись на другой компонент мы увидим как отрисовывается наше дополнение к JTextField"у:

Полный код примера можно взять .

Таким образом можно расширить любой доступный компонент быстро переопределив и дополнив метод отрисовки, не прибегая к написанию отдельных громоздких UI или полноценных компонентов. Плюс данный пример можно достаточно легко вынести в отдельный класс и использовать как готовый элемент для своего интерфейса.
Еще одним плюсом данного способа является то, что Вы получаете независимый от текущего установленного приложению/компоненту LaF/UI - он будет работать всегда. Естественно, для некоторых специфичных UI может понадобиться немного иная отрисовка - поддерживать её или нет - Вам решать.

Хотя зачастую и хочется сделать интерфейс ярче и привлекательней, не всегда требуется для этого изобретать новые компоненты - можно воспользоваться стандартными средствами. Приведу пример кастомизации простейшего чекбокса анимированной сменой состояний и фона. В этот раз я опять (да, можете бить меня палками) воспользуюсь заготовленными изображениями из умелых рук дизайнера.

За основу берутся 8 изображений 16х16 - 4 состояния фона чекбокса и 4 состояния галки (5 на самом деле, но 5ое мы добавим програмно):

У стандартного чекбокса, конечно, нету возможности задать спрайты для анимации состояний, к тому же нам нужно наложить изображения галки на фоновые в разных вариациях. Для этого допишем отдельный метод:

public static List BG_STATES = new ArrayList ();
public static List CHECK_STATES = new ArrayList ();

static
{
// Иконки состояния фона
for (int i = 1; i <= 4; i++)
{
BG_STATES.add (new ImageIcon (
MyCheckBox.class .getResource ("icons/states/" + i + ".png" )));
}

// Дополнительное "пустое" состояние выделения

new BufferedImage (16, 16, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB)));

// Состояния выделения
for (int i = 1; i <= 4; i++)
{
CHECK_STATES.add (new ImageIcon (
MyCheckBox.class .getResource ("icons/states/c" + i + ".png" )));
}
}

private Map iconsCache = new HashMap ();

private synchronized void updateIcon ()
{
// Обновляем иконку чекбокса
final String key = bgIcon + "," + checkIcon;
if (iconsCache.containsKey (key))
{
// Необходимая иконка уже была ранее использована
setIcon (iconsCache.get (key));
}
else
{
// Создаем новую иконку совмещающую в себе фон и состояние поверх
BufferedImage b = new BufferedImage (BG_STATES.get (0).getIconWidth (),
BG_STATES.get (0).getIconHeight (), BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);
Graphics2D g2d = b.createGraphics ();
g2d.drawImage (BG_STATES.get (bgIcon).getImage (), 0, 0,
BG_STATES.get (bgIcon).getImageObserver ());
g2d.drawImage (CHECK_STATES.get (checkIcon).getImage (), 0, 0,
CHECK_STATES.get (checkIcon).getImageObserver ());
g2d.dispose ();

ImageIcon icon = new ImageIcon (b);
iconsCache.put (key, icon);
setIcon (icon);
}
}

Остается добавить несколько обработчиков переходов состояний и мы получим анимированный переход между ними:

Получившийся компонент очень легко будет видоизменить к примеру в радиобаттон, или же добавить в него больше состояний перехода для более плавной анимации и т.п.
Собственно, полный рабочий код и изображения выложил отдельно .

Таким образом путей кастомизации элементов есть достаточно много (даже я, наверно, не знаю/не догадываюсь о некоторых из них). Какой способ выбирать - зависит от ситуации - что необходимо получить, какие изменения возможно сделать в существующем компоненте и т.д.

В завершение данной главы, приведу еще один пример полностью видоизмененного UI кнопки с анимацией, возможностью загругления отдельных углов, возможностью настройки стиля и некоторыми другими улучшениями. Вот несколько скринов с итоговым внешним видом (конечно, анимация тут не видна):


Не буду врать, на данный UI кнопки ушло достаточно много времени, но он создавался без помощи и подсказок дизайнера чистыми средствами Graphics2D и Swing. можно скачать и изучить полный сурс и демо данного UI, если Вам стало интересно. В нем использован достаточно большой спектр возможностей Graphics2D и применены некоторые хитрости, которые могут зачастую оказаться полезными.

Итак, думаю достаточно разговоров о графике - о ней более подробно я расскажу в будущих топиках, а сейчас приведу немного интересного материала, который я наработал за достаточно долгое время «общения» со Swing и Graphics2D.

DnD и GlassPane

Думаю первое - Вам всем более чем известно, как и проблемы с ним связанные. Насчет второго - вероятно Вы вскользь слышали о GlassPane или может даже видели это старинное изображение (которое до сих пор актуально, между прочем) об устройстве различных слоев стандартных фреймов. Что же тут такого и зачем я вспомнил об этом? И тем более, как связаны DnD и GlassPane спросите Вы? Вот именно о том, как их связать и что из этого может выйти я и хочу рассказать в этой главе.

Чтож, начнем по порядку - что мы знаем о DnD?
У некоторых Swing-компонентов есть готовые реализации для драга (JTree и JList к примеру) - для других можно достаточно легко дописать свою. Чтобы не бросаться словами на ветер - приведу небольшой пример DnD стринга из лэйбла:

JLabel label = new JLabel ("Небольшой текст для DnD" );
label.setTransferHandler (new TransferHandler()
{
public int getSourceActions (JComponent c)
{
return TransferHandler.COPY;
}

public boolean canImport (TransferSupport support)
{
return false ;
}

protected Transferable createTransferable (JComponent c)
{
return new StringSelection (((JLabel) c).getText ());
}
});
label.addMouseListener (new MouseAdapter()
{
public void mousePressed (MouseEvent e)
{
if (SwingUtilities.isLeftMouseButton (e))
{
JComponent c = (JComponent) e.getSource ();
TransferHandler handler = c.getTransferHandler ();
handler.exportAsDrag (c, e, TransferHandler.COPY);
}
}
});

Теперь возможно перетащить текст данного лэйбла прямо из интерфейса в любое другое место, куда возможно вставить текст через дроп.
Фактически - TransferHandler овечает за то, какие данные при драге отдает компонент и как компонент использует входящие данные при драге на него.

Но что делать, если необходимо отследить последовательность действий пользователя при самом перетаскивании?
Для этого есть отдельная возможность повесить слушатель:

DragSourceAdapter dsa = new DragSourceAdapter()
{
public void dragEnter (DragSourceDragEvent dsde)
{
// При входе драга в область какого-либо компонента
}

public void dragExit (DragSourceEvent dse)
{
// При выходе драга в область какого-либо компонента
}

public void dropActionChanged (DragSourceDragEvent dsde)
{
// При смене действия драга
}

public void dragOver (DragSourceDragEvent dsde)
{
// При возможности корректного завершения драга
}

public void dragMouseMoved (DragSourceDragEvent dsde)
{
// При передвижении драга
}

public void dragDropEnd (DragSourceDropEvent dsde)
{
// При завершении или отмене драга
}
};
DragSource.getDefaultDragSource ().addDragSourceListener (dsa);
DragSource.getDefaultDragSource ().addDragSourceMotionListener (dsa);

Остался последний момент - обозначить роль GlassPane. GlassPane, фактически, позволяет располагать/отрисовывать на себе компоненты, как и любой другой контейнер, но его особенность в том, что он лежит поверх всех Swing-компонентов, когда виден. Т.е. если мы что-либо отрисуем на нем, то оно накроет весь находящийся под ним интерфейс. Это позволяет размещать компоненты независимо от основного контейнера в любом месте, создавать любые визуальные эффекты и делать другие занятные вещи.

Приведу для большего понимания небольшой пример подобного «эффекта» - фрейм с несколькими Swing-компонентами на нем. При клике в любой части окна будет появляться эффект «распозающегося» круга, который виден поверх всех элементов. Что самое интересное - подобный эффект не съедает ресурсов и не требует большой груды кода. Не верите? - посмотрите демо и загляните в исходник, вложенный в jar.

Кстати говоря, есть достаточно интересная библиотека на эту тему, заодно предоставляющая дополнительный скролл-функционал и несколько других вкусностей - JXLayer (офф сайт) (описание #1 описание #2 описание #3). К сожалению проекты хостящиеся на сайте java сейчас находтся не в лучшем состоянии, поэтому приходится ссылаться на отдельные ресурсы.

Итак теперь объединим всё что я уже описал в данной главе и сделаем, наконец, что-то полноценное. К примеру - отображение драга панели с компонентами внутри окна:

При драге панели за лэйбл появляется полупрозрачная копия панели показывающая где именно будет размещена панель при завершении драга. Также клавишей ESC можно отменить перемещение.
Рабочий пример и исходный код можно взять .

Конечно, для реализации именно данной функциональности не стоило бы прибегать к использованию DnD - есть более короткие пути. Впрочем, всё зависит от ситуации. Данный вариант позволяет отрисовывать перетаскивание независимо от других компонентов в окне. Также можно на основе него, к примеру, реализовать драг панели между окнами приложения.

AWTUtilities

Так как уже достаточно давно в JDK6 включили некоторые будущие нововведения из 7ки, не могу обойти их стороной, так как с их помощью возможно много чего сделать приложив при этом гораздо меньшие усилия.
Итак, нас интересует несколько методов из AWTUtilities:

1. AWTUtilities.setWindowShape(Window, Shape) - позволяет установить любому окну определенную форму (будь то круг или хитрый полигон). Для корректной установки формы окно не должно быть декорировано нативным стилем (setUndecorated(true)).
2. AWTUtilities.setWindowOpacity (Window, float) – позволяет задать прозрачность окна от 0 (полностью прозрачно) до 1 (непрозрачно). Окно при этом может быть декорировано нативным стилем.
3. AWTUtilities.setWindowOpaque (Window, boolean) – позволяет полностью спрятать отображение фона и оформления окна, но при этом любой размещенный на нем компонент будет виден. Для корректной установки данного параметра окно также как и в п.1 не должно быть декорировано нативным стилем.

Что же нам это дает? На самом деле - достаточно широкий спектр возможностей. Окнам своего приложения можно задавать любые хитрые формы какие Вам только потребуются, делать «дырки» посреди приложения, создавать кастомные тени под окно, делать приятные на вид попапы и пр. и пр.

Если переходить к конкретике - setWindowShape на деле я никогда не использую, так как задаваемая окну форма строго обрезается по краю и не очень приятно выглядит. На помощь приходит setWindowOpaque - спрятав оформление и фон окна можно с помощью контейнера с кастомным отрисованным фоном создавать абсолютно любые окна. Приведу небольшой пример использования (в нем также есть также использованы некоторые приемы из предыдущих глав поста):

можно взять работающий jar с исходным кодом. Честно скажу, что потратил на данный пример не более десяти минут (из них - минут пять прикидывал как расположить элементы внутри диалога:). Естественно это лишь один из вариантов примемения этих новых возможностей - на самом деле их куда больше.

Единственная неприятная мелочь в использовании AWTUtilities – нестабильная работа на Linux-системах. Т.е. Не везде и не всегда корректно отрабатывает прозрачность окон. Не уверен, проблемы ли это текущей JDK или же ОС.

Создание своих интерактивных компонентов

Я уже поверхностно рассказал о том, как создавать компоненты, UI и некоторые «навороты» для интерфейса своего приложения, но что же делать, если нам нужно добавить функциональную часть к компоненту или создать свой совершенно новый компонент с некоей функциональностью и стилизацией? Стилизовать стандартные компоненты и делать из них отдельные части нового компонента достаточно долгое и нудное занятие, тем более что при малейшем изменении в одном из компонентов вся схема может поехать. Именно в таких случаях стоит сделать свой компонент «с нуля».

Итак, за основу лучше лучше всего взять JComponent и используя paint-методы отрисовать его содержимое. Фактически JСomponent сам по себе - чистый холст с некоторыми зашитыми улучшениями для отрисовками и готовыми стандартными методами setEnabled/setFont/setForeground/setBackground и т.п. Как использовать (и использовать ли их) решать Вам. Все, что Вы будете добавлять в методы отрисовки станет частью компонента и будет отображаться при добавлении его в какой-либо контейнер.

Кстати, небольшое отступление, раз уж зашла речь о контейнерах, - любой наследник и сам JComponent являются контейнерами, т.е. могут содержать в себе другие компоненты, которые будет расположены в зависимости от установленного компоненту лэйаута. Что же творится с отрисовкой чайлд-компонентов, лежащих в данном и как она связана с отрисовкой данного компонента? Ранее я не вдавался подробно в то, как устроены и связаны paint-методы Jcomponent"а, теперь же подробно опишу это…

Фактически, paint() метод содержит в себе вызовы 3ех отдельных методов - paintComponent, paintBorder и paintChildren. Конечно же дополнительно он обрабатывает некоторые «особенные» случаи отрисовки как, например печать или перерисовку отдельной области. Эти три метода всегда вызываются в показанной на изображении выше последовательности. Таким образом сперва идет отрисовка самого компонента, затем поверх рисуется бордер и далее вызывается отрисовка чайлд-компонентов, которые в свою очередь также вызывают свой paint() метод и т.д. Естественно есть еще и различные оптимизации, предотвращающие лишние отрисовки, но об этом подробнее я напишу потом.

Компонент отрисован, но статичен и представляет собой лишь изображение. Нам необходимо обработать возможность управления им мышью и различными хоткеями.
Для этого, во-первых, необходимо добавить соответствующие слушатели (MouseListener/MouseMotionListener/KeyListener) к самому компоненту и обрабатывать отдельные действия.

Чтобы не объяснять все на пальцах, приведу пример компонента, позволяющего визуально ресайзить переданный ему ImageIcon:

можно взять рабочий пример с исходным кодом внутри.

При создании данного компонента я бы выделил несколько важных моментов:

1. Определяемся с функционалом и внешним видом компонента - в данном случае это область с размещенным на ней изображением, бордером вокруг изображения и 4мя ресайзерами по углам. Каждый из ресайзеров позволяет менять размер изображения. Также есть возможность передвигать изображение по области, «схватив» его за центр.
2. Определяем все необходимые для работы компонента параметры - в данном случае это само изображение и его «опорные» точки (верхний левый и правый нижний углы). Также есть ряд переменных, которые понадобятся при реализации ресайза и драга изображения.
3. Накидываем заготовку для компонента (желательно отдельный класс, если Вы собираетесь его использовать более раза) - в данном случае создаем класс ImageResizeComponent, определяем все необходимые для отрисовки параметры, переопределяем метод paintComponent() и отрисовываем содержимое. Также переопределяем метод getPreferredSize(), чтобы компонент сам мог определить свой «желаемый» размер.
4. Реализовываем функциональную часть компонента - в данном случае нам будет достаточно своего MouseAdapter"а для реализации ресайза и передвижения. При нажатии мыши в области проверяем координаты и сверяем имх с координатами углов и самого изображения - если нажатие произошло в районе некого угла - запоминаем его и при драге изменяем его координату, ежели нажатие пришлось на изображение - запоминаем начальные его координаты и при перетаскивании меняем их. И наконец, последний штрих - в mouseMoved() меняем курсор в зависимости от контрола под мышью.

Ничего сложного, правда? С реализацией «кнопочных» частей других компонентов всё еще проще - достаточно проверять, что нажатие пришлось в область кнопки. Параллельно с отслеживанием событий можно также визуально менять отображение компонента (как сделано в данном примере на ресайзерах). В общем сделать можно всё, на что хватит фантазии.

Конечно, я просто описал свои шаги при создании компонентов - они не являются чем-то обязательным и могут быть легко расширены и дополнены.

Важно помнить

Есть несколько вещей, которые стоит при любой работе с итерфейсными элементами в Swing – приведу их в этой отдельной небольшой главе.

1. Любые операции вызова перерисовки/обновления компонентов должны производится внутри Event Dispatch потока для избежания визуальных «подвисаний» интерфейса Вашего приложения. Выполнить любой код в Event Dispatch потоке достаточно легко:
   

   SwingUtilities.invokeLater (new Runnable()
   {
   public void run ()
   {
   // Здесь располагаете исполняемый код
   }
   });

   Важно также помнить, что события, вызываемые из различных listener"ов стандартных компонентов (ActionListener/MouseListener и пр.) исходно вызываются из этого потока и не требуют дополнительной обработки.
2. Из любых paint-методов ни в коем случае нельзя влиять на интерфейс, так как это может привести к зацикливаниям или дедлокам в приложении.
3. Представьте ситуацию - из метода paint Вы изменяете состояние кнопки, скажем, через setEnabled(enabled). Вызов этого метода заставляет компонент перерисоваться и заново вызвать метод paint и мы опять попадаем на этот злополучный метод. Отрисовка кнопки зациклиться и интерфейс приложения будет попросту висеть в ожидании завершения отрисовки (или как минимум съест добрую часть процессора). Это самый простой вариант подобной ошибки.
4. Не стоит производить тяжёлые вычисления внутри Event Dispatch потока. Вы можете произвести эти вычисления в отдельном обычном потоке и затем только вызвать обновление через SwingUtilities.invokeLater().
5. Не стоит, также, производить тяжёлые вычисления внутри методов отрисовки. По возможности стоит выносить их отдельно и кэшировать/запоминать. Это позволит ускорить отрисовку компонентов, улучшить общую отзывчиввость приложения и снизить нагрузку на Event Dispatch поток.
6. Для обвноления внешнего вида компонентов используйте метод repaint() (или же repaint(Rectangle) – если Вам известна точная область для обновления), сам метод repaint необходимо исполнять в Event Dispatch потоке. Для обновления же расположения элементов в лэйауте используйте метод revalidate() (его нет необходимости исполнять в Event Dispatch потоке). Метод updateUI() может помочь в некоторых случаях для полного обновления элемента (например смене данных таблицы), но его нужно использовать аккуратно, так как он также отменит установленный Вами UI и возьмет UI предоставляемый текущим LaF"ом.
7. Полная установка LaF всему приложению отменит любые ваши вручную заданные в ходе работы UI компонентов и установит поверх них те UI, которые предлагает устанавливаемый LaF. Поэтому лучше производить установку LaF при загрузке приложения до открытия каких-либо окон и показа визуальных элементов.

Следовние этим простым пунктам позволит Вам не беспокоиться о возникновении непредвиденных «тормозов» или дедлоков в интерфейсе приложения.
Думаю, что этот список можно дополнить еще несколькими пунктами, но они уже будут весьма специфичны/необязательны.

Итоги

Используя, совмещая и варьируя вышеописанные возможности и особенности работы с интерфейсами возможно добиться любого желаемого результата. Необходимо лишь проявить немного фантазии в этом деле. Надеюсь даже базовые примеры данного поста дали Вам достаточно много пищи для размышлений и, возможно, помогли с чем-либо.

Еще хотелось бы добавить, что возможно, название статьи может показаться Вам слишком громким и не полностью раскрытым - действительно, я все же не дизайнер и не юзабилити-специалист. Я лишь предлагаю Вам инструменты/способы, которые позволят расширить и улучшить интерфейс приложения. Непосредственно бОльшая (не обязательно вся) часть работы по созданию графики для слайдера/кнопки или определению общего стиля компонентов и самого приложения всегда остается за дизайнером - от этого никуда не уйти.

Все примеры статьи в едином «флаконе». Из начального окна можно выбрать желаемый пример: Добавить метки

Чтобы было проще понять интерфейсы в Java, можно их представлять как полностью абстрактные классы, то есть классы все методы которых не имеют реализации, а только лишь объявлены. Но так было до Java 8, в которой появилась возможность создавать в интерфейсе реализацию метода по умолчанию. Интерфейсы так же могут содержать поля, но все они будут объявлены как final и static , то есть по существу являются константами. Кроме того, интерфейсы служат для реализации подобия множественного наследования в Java, которое в чистом виде в Java не поддерживается.

Как уже говорилось, унаследоваться (extends ) в Java можно только от одного класса, каждый класс В или С происходит из неполной семьи, как показано на рисунке а ниже. Все классы происходят только от "Адама", от класса Object. Но часто возникает необходимость породить класс D от двух классов B и С, как показано на рисунке б . Это называется множественным наследованием (multiple inheritance ). В множественном наследовании нет ничего плохого. Трудности возникают, если классы B и C сами порождены от одного класса А, как показано на рисунке в . Это так называемое "ромбовидное" наследование.

В самом деле, пусть в классе А определен метод f(), к которому мы обращаемся из некоторого метода класса D. Можем мы быть уверены, что метод f() выполняет то, что написано в классе А, т. е. это метод A.f()? Может, он переопределен в классах B и С? Если так, то каким вариантом мы пользуемся: В.f() или C.f()? Конечно, допустимо определить экземпляры классов и обращаться к методам этих экземпляров, но это совсем другая ситуация.

В различных языках программирования этот вопрос решается по-разному, главным образом уточнением имени метода f(). Но при этом всегда нарушается принцип KISS. Вокруг множественного наследования всегда много споров, есть его ярые приверженцы и столь же ярые противники. Не будем встревать в эти споры, наше дело — наилучшим образом использовать средства языка для решения своих задач.

Создатели языка Java после долгих споров и размышлений поступили радикально — запретили множественное наследование классов вообще. При расширении класса после слова extends можно написать только одно имя суперкласса. С помощью уточнения super можно обратиться только к членам непосредственного суперкласса.

Но что делать, если все-таки при порождении надо использовать несколько предков? Например, у нас есть общий класс автомобилей Automobile, от которого можно породить класс грузовиков Truck и класс легковых автомобилей Car. Но вот надо описать пикап Pickup. Этот класс должен наследовать свойства и грузовых, и легковых автомобилей.

В таких случаях используется еще одна конструкция языка Java — интерфейс. Внимательно проанализировав ромбовидное наследование, теоретики ООП выяснили, что проблему создает только реализация методов, а не их описание.

Интерфейс (interface ), в отличие от класса, содержит только константы, заголовки методов, и с Java 8 может содержать реализацию методов по умолчанию.

Интерфейсы тоже размещаются в файлах с расширением.java, которые в свою очередь могут находится в пакетах и подпакетах, часто в тех же самых, что и классы, и тоже компилируются в class-файлы.

Описание интерфейса начинается со слова interface , перед которым может стоять модификатор public , означающий, как и для класса, что интерфейс доступен всюду. Если же модификатора public нет, интерфейс будет виден только в своем пакете.

После слова interface записывается имя интерфейса, потом может стоять слово extends и список интерфейсов-предков через запятую. Таким образом, одни интерфейсы могут порождаться от других интерфейсов, образуя свою, независимую от классов, иерархию, причем в ней допускается множественное наследование интерфейсов. В этой иерархии нет корня, общего предка.

Затем в фигурных скобках записываются в любом порядке константы, заголовки методов и реализации методов по умолчанию. Можно сказать, что в интерфейсе все методы абстрактные (те у которых нет реализации по умолчанию), но слово abstract писать не надо. Константы всегда статические, но слова static и final указывать не нужно. Все эти модификаторы принимаются по умолчанию. Все константы и методы в интерфейсах всегда открыты, не обязательно даже указывать модификатор public .

Вот какую схему можно предложить для иерархии автомобилей:

interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile{ . . . }
interface Truck extends Automobile{ . . . }
interface Pickup extends Car, Truck{ . . . }

Таким образом, интерфейс — это только набросок, эскиз. В нем указано, что делать, но не указано, как это делать (если нет реализации по умолчанию).

Поскольку интерфейсы – это как-бы полностью абстрактные классы, то невозможно создать экземпляр интерфейса, но можно создать объектную ссылку интерфейсного типа . Ссылочная переменная интерфейса располагает сведениями только о тех методах, которые объявлены в этом интерфейсе .

Как же тогда использовать интерфейсы, если невозможно создать объекты на их основе?

Использовать нужно не интерфейс, а его реализацию (implementation ). Реализация интерфейса — это класс, в котором расписываются методы одного или нескольких интерфейсов. В заголовке класса после его имени или после имени его суперкласса, если он есть, записывается слово implements и, через запятую, перечисляются имена интерфейсов.

Вот как можно реализовать иерархию автомобилей:

interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile{ . . . }
class Truck implements Automobile{ . . . }
class Pickup extends Truck implements Car{ . . . }

interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile{ . . . }
interface Truck extends Automobile{ . . . }
class Pickup implements Car, Truck{ . . . }

Реализация интерфейса может быть неполной, некоторые методы интерфейса могут быть реализованы, а другие — нет. Такая реализация — абстрактный класс, его обязательно надо пометить модификатором abstract .

Если класс реализует более одного интерфейса, то он должен предоставить реализацию каждого метода каждого интерфейса либо он должен быть объявлен как abstract .

Методы, которые реализуют интерфейс, должны быть объявлены как public .

Теперь немного попрактикуемся, чтобы понять все получше на примере со звуками животных из прошлого поста. Переделаем ту программу чтобы она использовала интерфейс.

Слева представлены основной класс с методом main() и интерфейс в котором мы опеделили метод getSound() с реализацией по умолчанию, которая будет срабатывать если в классе имплементирующем этот интерфейс не будет описана реализация данного метода.

Стоит обратить внимание что в классе AnimalSound мы создали массив объектных ссылок типа Soud (интерфейсный тип) и поместили туда ссылки на объекты, реализующие данный интерфейс.

Программа генерирует следующий вывод:

И теперь посмотрим на классы Cow, Cat и Dog:

Как видно наши классы Cow, Cat и Dog которые имплементируют интерфейс Sound имеют каждый свою реализацию метода getSound().

И приведу еще один простой пример, того что класс может реализовывать несколько интерфейсов.\

Как видно из примера класс MaxMin реализует два интрефейса.

Абстрактные классы

При построении иерархии наследования часто оказывается, что метод, общий для всех подклассов и поэтому определенный в суперклассе, не может быть запрограммирован в этом суперклассе никаким полезным алгоритмом, поскольку в каждом подклассе он разный.

Например, классы Point (точка), Circle (круг) и Rectangle (прямоугольник) унаследованы от класса Figure (фигура). В классе Figure есть метод paint() , общий для всех подклассов - он нужен, чтобы нарисовать фигуру. Но между рисованием круга, точки и прямоугольника нет ничего общего, поэтому бессмысленно программировать этот метод в классе Figure .

В таких случаях после заголовка метода и списка параметров вместо фигурных скобок ставится точка с запятой, а перед объявлением метода указывается ключевое слово abstract . Такой метод называется абстрактным , т.е. лишенным реализации.

Класс, в котором есть хотя бы один абстрактный метод, называется абстрактным классом и перед словом class должно также стоять слово abstract .

Создать объект абстрактного класса нельзя. Можно только унаследовать от этого класса другие классы, переопределить в них абстрактные методы (наполнив их конкретным содержимым) и создавать объекты уже этих классов.*

Множественное наследование

о множественном наследовании

Множественным наследованием называется ситуация, когда класс наследует от двух или более классов.

Пусть, например, уже разработаны классы Clock (часы) и Phone (телефон) и возникает необходимость написать новый класс Cellurar (сотовый телефон), который совмещает в себе структуру и поведение обоих этих классов (его можно использовать как телефон, но он обладает также всей функциональностью часов). Очень удобно просто унаследовать класс Cellular от классов Clock и Phone . Во-первых, программисту не приходится заново переписывать многочисленные методы. Во-вторых, сохраняются все преимущества полиморфизма: объект класса Cellular можно использовать в программе и в качестве часов (как объект класса Clock) и в качестве телефона (как объект класса Phone).

Однако множественное наследование потенциально способно породить трудноразрешимые проблемы. Они начинаются, когда у классов-предков есть методы с одинаковыми сигнатурами (т.е. именем и числом параметров).

Например, в классе Clock есть метод ring() , который вызывается, когда срабатывает таймер будильника. Но в классе Phone тоже есть метод ring() , который вызывается, когда кто-то звонит по телефону и надо оповестить об этом владельца. Когда класс Cellular наследует от классов Clock и Phone , он получает метод ring() . Но какой из его вариантов?*

У этой ситуации нет безупречного решения. Поэтому многие языки программирования запрещают множественное наследование.

Java множественное наследование не поддерживает.

Заметим, однако, что если метод ring() хотя бы в одном из классов Clock и Phone является абстрактным, то конфликта возникнуть не может. Абстрактный метод не имеет реализации, а следовательно «побеждает» тот метод, который абстрактным не является. Если же метод является абстрактным в обоих классах, он останется таким же и в их потомке.

Используя эту особенность абстрактных классов, авторы языка Java ввели в него особенную конструкцию - интерфейсы, позволяющие сохранить часть преимуществ множественного наследования (а именно преимущества полиморфизма), избежав при этом главной проблемы множественного наследования.

Понятие интерфейса в Java. Описание интерфейса

Интерфейс представляет собой класс, в котором все поля - константы (т.е. статические - static и неизменяемые - final ), а все методы абстрактные.

При описании интерфейса вместо ключевого слова class используется ключевое слово interface , после которого указывается имя интерфейса, а затем, в фигурных скобках список полей-констант и методов. Никаких модификаторов перед объявлением полей и методов ставить не надо: все поля автоматически становятся public static final , а методы - public abstract . Методы не могут иметь реализации, т.е. после закрывающей круглой скобки сразу ставится точка с запятой.

Опишем, например, интерфейс для объекта, который «умеет» сообщать информацию о себе в формате прайс-листа (т.е. сообщать свое название, цену, и краткое описание).

interface PriceItem { String getTitle(); int getPrice(int count); String getDescription(); }

Для разнообразия метод getPrice() в этом примере требует один целочисленный параметр (количество единиц товара).

Такой интерфейс полезен для программы типа Интернет-магазин, которая должна по запросу пользователя формировать прайс - перечень товаров с указанием их цены и описания.

Реализация интерфейса

Класс может реализовывать интерфейс, т.е. перенимать его поведение. Эта процедура аналогична наследованию, только вместо ключевого слова extends используется ключевое слово implements . Но если после extends может быть указан только один класс, то после implements можно перечислить через запятую произвольное количество интерфейсов. Класс может одновременно наследовать от другого класса и реализовывать интерфейсы.

Мы можем взять любой существующий в программе класс и «научить» его сообщать о себе все необходимые сведения. Например, класс Dog , с которым мы работали на прошлом занятии. Можно изменить этот класс, заставив его реализовывать наш интерфейс, а можно оставить в неприкосновенности* и создать на его базе новый класс. В новом классе обязательно требуется переопределить абстрактные методы интерфейса.

class Dog2 extends Dog implements PriceItem { private int price; String getTitle() { return ("Умная собака" ); }; int getPrice(int count) { return price * count; }; int setPrice(int p) { price = p; } String getDescription() { return ("Умная собака, которая знает свой возраст и умеет сообщать его с помощью лая" ); }; }

Класс Dog2 «умеет» то же самое, что и старый класс Dog , но помимо этого его можно использовать в программе Интернет-магазина для формирования прайса. Обратите внимание, класс Dog ничего не знал о цене, поэтому понадобилось добавить метод setPrice() и поле price , чтобы эту цену можно было бы изменять. А изменять описание собаки не понадобится, поэтому метод getDescription() просто выводит одну и ту же сроку.

Точно также можно взять множество других классов, не имеющих отношения к собакам - велосипеды, футболки, компьютеры - и сделать их пригодными для нашей новой программы с помощью интерфейса PriceItem и механизма наследования.

Переменные интерфейсного типа

Переменные интерфейсного типа могут ссылаться на объект любого класса, реализующего данный интерфейс.

PriceItem pi; // переменная интерфейсного типа Dog2 dog = new Dog2(); // создается объект класса Dog2, на него ссылается переменная dog dog.voice(); // можно вызвать метод лая System.out.println(dog.getTitle()); // можно вывести название товара Dog oldDog = dog; // переменная oldDog ссылается на тот же самый объект oldDog.voice(); // можно работать с объектом нового класса по-старому pi = dog; // переменная pi рассматривает тот же самый объект как товар для прайса pi.voice(); // НЕ ПОЛУЧИТСЯ. Этого метода нет в интерфейсе PriceItem *

Мы можем поместить собак, велосипеды и компьютеры в один массив goods (товары) и в цикле сформировать прайс:

PriceItem goods; ... // создание и заполнение массива элементами, // поддерживающими интерфейс PriceItem for (int i = 0; i < googs.length; i++) { System.out.println("Название: " + goods[i].getTitle() + ", цена за единицу товара: " + goods[i].getPrice(1) + ", описание: " + goods[i].getDescription() + "." ); }

об использовании интерфейсов

Используя интерфейс, программист получает возможность задать описание того, «что класс делает», не заботясь о деталях, «как он это делает». Каждый класс, реализующий интерфейс, сам может выбирать способы реализации.

Приемы программирования: пример применения интерфейсов

Предположим, в нашей программе есть объект, который следит за текущим временем и каждую минуту (когда время меняется) «сообщает» об этом другим объектам. Это очень логичный и удобный способ организации программы, в которой объекты должны что-то делать при наступлении определенного времени (или события). Гораздо лучше, чем учить каждый объект следить за временем.

Один объект может «сообщить» что-то другому объекту, вызвав его метод. Пусть информацию о времени обрабатывает метод sayTime(int hours, int minutes) . Для того, чтобы вызвать этот метод у какого-то объекта, надо быть уверенным, что такой метод описан в классе этого объекта. Можно определить интерфейс, скажем TimeListener , и реализовать его во всех классах, которым нужно следить за временем, не вмешиваясь в основную иерархию этих классов. И тогда у нас может быть разновидность умной собаки, которая лает ровно в полночь и разновидность кнопки, которая может автоматически срабатывать через заданный промежуток времени.

Класс, следящий за временем будет иметь внутренний список объектов типа TimeListener , методы для добавления и удаления объектов в этот список (те объекты, которые «захотят» следить за временем, вызовут этот метод) и каждую минуту объект этого класса (достаточно одного такого объекта на всю программу) будет вызывать метод sayTime(int hours, int minutes) для каждого из объектов в этом списке.

Пакеты и области видимости

Пакеты

Пакет - это группа взаимосвязанных классов. Взаимосвязь может быть любого типа: тесно взаимодействующие друг с другом классы, классы, выполняющие одни и те же функции или классы одного разработчика.*

Каждый пакет имеет имя . Имя представляет собой обычный идентификатор Java. Особенность заключается в том, что это имя одновременно является названием папки, в которой хранятся файлы классов, входящие в пакет. А точка в имени преобразуется в разделитель имен файловой системы. То есть пакет с именем java.util будет представлен папкой util , находящейся внутри папки java .

В папке хранятся файлы с расширением.java , содержащие описания классов, входящих в пакет. В начале такого файла должен стоять оператор package , после которого записывается имя пакета.

Импортирование пакетов

Полное имя класса состоит из идентификатора, указанного после ключевого слова class и предшествующего ему имени пакета, в котором этот класс находится. Классы ClassA и ClassB , описанные в пакете package1 , имеют полные имена package1.ClassA и package1.ClassB .

Классы, находящиеся внутри одного пакета могут пользоваться сокращенными именами друг друга (что мы до сих пор всегда и делали). В одном из методов класса ClassA можно определить переменную класса ClassB , создать объект класса ClassB и вызвать его метод (например, f()) командами:

ClassB varb = new ClassB(); varb.f();

вместо команд:

Package1.ClassB varb = new package1.ClassB(); varb.f();

Если классы находятся в разных пакетах, для обращения друг к другу они должны пользоваться полными именами.

Это ограничение можно обойти, если импортировать нужный класс из другого пакета.

Для импортирования класса используется ключевое слово import , после которого указывается его полное имя. Например, можно импортировать класс Vector из пакета java.util:

import java.util.Vector;

Теперь можно пользоваться именем Vector вместо java.util.Vector .

Чтобы импортировать пакет полностью (то есть, ко всем классам пакета можно будет обращаться с помощью сокращенного имени), после имени пакета ставится точка и звездочка. Так, команда

import java.util.*;

импортирует все файлы из пакета java.util . Но таким способом пользоваться не рекомендуется, так как при этом из разных пакетов могут импортироваться файлы с одинаковыми именами.*

Eclipse позволяет облегчить жизнь разработчику. Если в программе используется класс с неизвестным именем, на полях редактора кода появляется значок предупреждения об ошибке. Щелчок по этому значку выводит варианты решения проблемы. Например, создать новый класс. Или импортировать существующий (при этом выводится список всех доступных пакетов, содержащих класс с таким именем). Если выбрать вариант "Import" соответствующая директива import будет автоматически добавлена в начало пакета.

Все классы, находящиеся в одном пакете, должны иметь разные имена, иначе возникнет ошибка. К классам, которые находятся в разных пакетах, такого требования предъявить, очевидно, невозможно (поскольку пакеты могут разрабатываться совершенно разными людьми).

Поэтому при импортировании нескольких пакетов, в которых содержатся классы с одинаковыми именами, может возникнуть путаница в этих именах. Однако Java справляется с этой проблемой, «отдавая» сокращенное имя первому из импортированных классов. К другому классу можно обратиться с помощью его полного имени.

Если же совпадут и имена пакетов и имена классов, проблема окажется неразрешимой. А поскольку программист может пользоваться множеством пакетов разных разработчиков, такая ситуация вполне вероятна, если разработчики не договорятся. Поэтому существует соглашение об именовании пакетов (особенно тех, которые впоследствии могут распространяться).

Рекомендуется для названия пакета использовать адрес сайта фирмы-разработчика. Адреса сайтов есть практически у всех серьезных разработчиков программ (и, что самое главное, адреса сайтов не могут совпадать). Адрес сайта рекомендуется записывать наоборот. То есть, если адрес - sun.com, то имя пакета должно начинаться с com.sun. Кстати, таких пакетов довольно много в вашей системе, их поставляет фирма Sun Microsystems, разработчик языка Java.

Файловая структура Java-проекта

Итак, Java-проект может состоять из нескольких пакетов. Каждому пакету в файловой структуре операционной системы соответствует одна папка.

В пакете могут содержаться классы и интерфейсы. Они хранятся в файлах с расширением.java.

В каждом файле с расширением.java обязательно описывается один класс или интерфейс, название которого совпадает с названием этого файла. Он должен быть объявлен как открытый (перед объявлением класса указывается ключевое слово public ). Все остальные классы и интерфейсы из этого файла являются закрытыми - их нельзя использовать за пределами этого пакета (ни с помощью длинного, ни с помощью короткого имени). Поэтому с классом Dog , который мы разрабатывали на прошлом занятии, можно работать исключительно в пределах его пакета.

Все классы и интерфейсы, которые впоследствии предполагается использовать в других пакетах, должны быть объявлены открытыми (а значит, находиться в отдельных файлах).

Eclipse создает новый файл с расширением.java автоматически, если выполнить команду New --> Class или New --> Interface .

Файл с расширением.java - это обычный текстовый файл. Его можно открывать и редактировать как с помощью Eclipse, так и в любом другом текстовом редакторе (даже в Блокноте).

Для каждого класса (открытого или закрытого) Java создает файл с расширением.class . Это двоичный файл, в котором хранятся команды на внутреннем языке Java. Эти файлы недоступны для редактирования в Eclipse (если попытаться их открыть, Eclipse на самом деле откроет соответствующий.java -файл). Чтобы они не мешали, их можно скрыть с помощью фильтра. Для этого в представлении Navigator нажмите маленькую треугольную кнопку справа (menu ) и выберите команду Filters... В открывшемся окне поставьте галочку напротив расширения.class , чтобы скрыть из панели Navigator соответствующие файлы.

Области видимости классов

Область видимости класса - это участок программы, в котором можно объявлять переменные и создавать объекты этого класса.

об объектах "невидимых" классов

Объект, созданный в области видимости своего класса, может продолжать свое существование и за ее пределами. Но переменные типа "невидимого" класса объявить нельзя, поэтому обращаться к такому объекту можно только с помощью переменных типов "видимых" классов-предков. Следовательно, и вызывать можно лишь те методы объекта, которые его класс унаследовал от соответствующего предка.

Обычный класс всегда виден в пределах своего пакета. Если класс является открытым, он виден также из других пакетов (в этом случае к нему надо обращаться, используя полное имя или, если предварительно импортировать пакет, сокращенное).

Вложенные классы, объявленные без модификатора public , видны только в методах содержащего их класса. Классы, описанные в методах, видны только в пределах этих методов.

Анонимные классы видны лишь в пределах команды, которой они создаются.

Области видимости членов класса

Члены класса (методы и атрибуты), объявленные как public , видны везде, где виден сам класс.

Члены класса, объявленные как protected видны в самом классе и его потомках.

Члены класса, объявленные как private , видны только в пределах класса.

Если к члену класса не применяется ни один из модификаторов public , private , protected , он виден в пределах текущего пакета.

"Видимость" поля означает, что его можно использовать в выражениях, передавать в качестве аргумента в методы, изменять его значение с помощью присваивания.

"Видимость" метода означает возможность его вызова.

Для обращения к полям и методам класса используется полное имя, состоящее из имени объекта соответствующего класса и собственно имени атрибута или метода. В теле метода того же класса имя объекта можно опускать (если подразумевается this - объект, для которого вызван данный метод).

Области видимости переменных

Переменные, объявленные в теле метода, видны от места объявления до конца блока, в котором это объявление находится. Границы блока задаются фигурными скобками {} . Поэтому в следующем примере:

{ int x = 0; } { int x = 2; }

используются две разные переменные x (первая переменная, равная 0, перестает существовать за границами своего блока).

Переменные, являющимися параметрами метода, видны во всем теле метода.

Перечисленные переменные называются локальными переменными . Двух локальных переменных с одинаковыми именами и перекрывающимися областями видимости быть не должно. Нельзя, например, объявить две переменных следующим образом:

int x = 0; { int x = 2; }

Нельзя, в частности, объявлять в теле метода переменную, совпадающую (по имени) с одним из параметров метода.

Конфликты имен

Конфликт имен возникает, если в одной области видимости оказываются два объекта с одинаковыми именами, причем такая ситуация является в языке разрешенной (в противном случае это не конфликт имен, а ошибка в программе).

Конфликт имен возникает, когда импортируются два пакета, содержащие классы с одинаковыми именами.

В этом случае Java отдает предпочтение классу, который был импортирован первым. Для обращения ко остальным классам следует использовать их полные имена.

Java "просматривает" имена классов в следующем порядке. Сначала - классы, импортированные поодиночке. Потом - классы, определенные в данном пакете. В последнюю очередь классы из пакетов, импортируемых полностью в порядке следования команд import .

Конфликт имен возникает так же, когда имя одного из параметров метода совпадает с именем одного из атрибутов этого же класса. Такая ситуация возникает довольно часто, поскольку для метода, изменяющего значение этого атрибута, такое называние параметра довольно наглядно. Например:

class Dog { int age; ... public void setAge(int age) { ... }; ... }

Такой заголовок метода setAge(int age) лучше, чем использовавшийся нами на прошлом занятии setAge(int a) , поскольку сразу позволяет судить о назначении параметра. Однако возникает вопрос: к чему будет относиться имя age в теле этого метода - к атрибуту или к параметру.

Ответ: к параметру. Имя параметра «перекрывает» имя атрибута.

Для того, чтобы обратиться к атрибуту, следует использовать полное имя (т.е. указатель на объект this ).

Реализация метода должна выглядеть следующим образом:

public void setAge(int age) { this .age = age; // проверку диапазона параметра в этом примере проигнорируем };

Дополнительная литература

1. Вязовик Н.А. Программирование на Java. (глава 8)

2. Хабибуллин И.Ш. Самоучитель Java 2. (глава 3)

Интерфейсы Java созданы для поддержки динамического выбора (resolution) методов во время выполнения программы. Интерфейсы похожи на классы, но в отличие от последних у интерфейсов нет переменных представителей, а в объявлениях методов отсутствует реализация. Класс может иметь любое количество интерфейсов. Все, что нужно сделать - это реализовать в классе полный набор методов всех интерфейсов. Сигнатуры таких методов класса должны точно совпадать с сигнатурами методов реализуемого в этом классе интерфейса. Интерфейсы обладают своей собственной иерархией, не пересекающейся с классовой иерархией наследования. Это дает возможность реализовать один и тот же интерфейс в различных классах, никак не связанных по линии иерархии классового наследования. Именно в этом и проявляется главная сила интерфейсов.

8.2.1. Оператор interface

Определение интерфейса сходно с определением класса, отличие состоит в том, что в интерфейсе отсутствуют объявления данных и конструкторов. Общая форма интерфейса приведена ниже:

interface имя {
тип_результата имя_метода1 (список параметров);
тип имя_ finall _переменной = значение;
}

Обратите внимание - у объявляемых в интерфейсе методов отсутствуют операторы тела. Объявление методов завершается символом «;» (точка с запятой). В интерфейсе можно объявлять и переменные, при этом они неявно объявляются переменными типа final. Это означает, что класс реализации не может изменять их значения. Кроме того, при объявлении переменных в интерфейсе их обязательно нужно инициализировать константными значениями. Ниже приведен пример определения интерфейса, содержащего единственный метод с именем callback и одним параметром типа int.

interface Callback {
void callback(int param);
}

8.2.2. Оператор implements

Оператор implements - это дополнение к определению класса, реализующего некоторый интерфейс.
class имякласса [ extends суперкласс]
[ implements интерфейс0 [, интерфейс 1...]]
{тело класса}

Если в классе реализуется несколько интерфейсов, то их имена разделяются запятыми. Ниже приведен пример класса, в котором реализуется определенный нами интерфейс:

class Client implements Callback {
void callback(int p) {
System.out.println("callback вызван с " + p);
}
}

В очередном примере метод callback интерфейса, определенного ранее, вызывается через переменную-ссылку на интерфейс:

class Testlface {
public static void main(String args)
{
switch(result) {
case NO:
System.out.println("He т ");
break;
case YES:
System.out.println(" Д a");
break;
case MAYBE:
System.out.println("Mo ж e т быть ");
break;
case LATER:
System.out.println(" Позже ");
break;
case SOON:
System.out.priniln("C к opo");
break;
case NEVER:
System.out.println(" Никогда ");
break;
}
}
public static void main(String args) {
Question q = new Question();
answer(q.ask());
answer(q.ask());
answer(q.ask());
answer (q . ask ());
}
}

Обратите внимание на то, что результаты при разных запусках программы отличаются, поскольку в ней используется класс генерации случайных чисел Random пакета java.util.

Позже
Скоро
Нет
Да

Пользовательский интерфейс на Java прошел весьма тернистый путь становления и развития. Долгое время его обвиняли в медленной работе, жадности к ресурсам системы, ограниченной функциональности. Появление.NET с более быстрыми графическими компонентами еще больше пошатнуло позиции Java. Но нет худа без добра - все эта движуха только подстегивала разработчиков Java к развитию и улучшению графических библиотек. Посмотрим, что из этого получилось.

Abstract Window Toolkit

AWT была первой попыткой Sun создать графический интерфейс для Java. Они пошли легким путем и просто сделали прослойку на Java, которая вызывает методы из библиотек, написанных на С. Библиотечные методы создают и используют графические компоненты операционной среды. С одной стороны, это хорошо, так как программа на Java похожа на остальные программы в рамках данной ОС. Но с другой стороны, нет никакой гарантии, что различия в размерах компонентов и шрифтах не испортят внешний вид программы при запуске ее на другой платформе. Кроме того, чтобы обеспечить мультиплатформенность, пришлось унифицировать интерфейсы вызовов компонентов, из-за чего их функциональность получилась немного урезанной. Да и набор компонентов получился довольно небольшой. К примеру, в AWT нет таблиц, а в кнопках не поддерживается отображение иконок.

Использованные ресурсы AWT старается освобождать автоматически. Это немного усложняет архитектуру и влияет на производительность. Освоить AWT довольно просто, но написать что-то сложное будет несколько затруднительно. Сейчас ее используют разве что для апплетов.

Достоинства:

• часть JDK;
• скорость работы;
• графические компоненты похожи на стандартные.

Недостатки:

• использование нативных компонентов налагает ограничения на использование их свойств. Некоторые компоненты могут вообще не работать на «неродных» платформах;
• некоторые свойства, такие как иконки и всплывающие подсказки, в AWT вообще отсутствуют;
• стандартных компонентов AWT очень немного, программисту приходится реализовывать много кастомных;
• программа выглядит по-разному на разных платформах (может быть кривоватой).

заключение:

В настоящее время AWT используется крайне редко - в основном в старых проектах и апплетах. Oracle припрятал обучалки и всячески поощряет переход на Swing. Оно и понятно, прямой доступ к компонентам оси может стать серьезной дырой в безопасности.

Swing

Вслед за AWT Sun разработала набор графических компонентов под названием Swing. Компоненты Swing полностью написаны на Java. Для отрисовки используется 2D, что принесло с собой сразу несколько преимуществ. Набор стандартных компонентов значительно превосходит AWT по разнообразию и функциональности. Стало легко создавать новые компоненты, наследуясь от существующих и рисуя все, что душе угодно. Стала возможной поддержка различных стилей и скинов. Вместе с тем скорость работы первых версий Swing оставляла желать лучшего. Некорректно написанная программа и вовсе могла повесить винду намертво.

Тем не менее благодаря простоте использования, богатой документации и гибкости компонентов Swing стал, пожалуй, самым популярным графическим фреймворком в Java. На его базе появилось много расширений, таких как SwingX, JGoodies, которые значительно упрощают создание сложных пользовательских интерфейсов. Практически все популярные среды программирования Java включают графические редакторы для Swing-форм. Поэтому разобраться и начать использовать Swing не составит особого труда.

Достоинства:

• часть JDK, не нужно ставить дополнительных библиотек;
• по Swing гораздо больше книжек и ответов на форумах. Все проблемы, особенно у начинающих, гуглу досконально известны;
• встроенный редактор форм почти во всех средах разработки;
• на базе свинга есть много расширений типа SwingX;
• поддержка различных стилей (Look and feel).

Недостатки:

• окно с множеством компонентов начинает подтормаживать;
• работа с менеджерами компоновки может стать настоящим кошмаром в сложных интерфейсах.

Заключение:

Swing жил, Swing жив, Swing будет жить. Хотя Oracle и старается продвигать JavaFX, на сегодняшний день Swing остается самым популярным фреймворком для создания пользовательских интерфейсов на Java.

Standard Widget Toolkit

Как
выглядит
SWT

SWT был разработан в компании IBM в те времена, когда Swing еще был медленным, и сделано это было в основном для продвижения среды программирования Eclipse. SWT, как и AWT, использует компоненты операционной системы, но для каждой платформы у него созданы свои интерфейсы взаимодействия. Так что для каждой новой системы тебе придется поставлять отдельную JAR-библиотеку с подходящей версией SWT. Это позволило более полно использовать существующие функции компонентов на каждой оси. Недостающие функции и компоненты были реализованы с помощью 2D, как в Swing. У SWT есть много приверженцев, но, положа руку на сердце, нельзя не согласиться, что получилось не так все просто, как хотелось бы. Новичку придется затратить на изучение SWT намного больше времени, чем на знакомство с тем же Swing. Кроме того, SWT возлагает задачу освобождения ресурсов на программиста, в связи с чем ему нужно быть особенно внимательным при написании кода, чтобы случайное исключение не привело к утечкам памяти.

Достоинства:

• использует компоненты операционной системы - скорость выше;
• Eclipse предоставляет визуальный редактор форм;
• обширная документация и множество примеров;
• возможно использование AWT- и Swing-компонентов.

Недостатки:

• для каждой платформы необходимо поставлять отдельную библиотеку;
• нужно все время следить за использованием ресурсов и вовремя их освобождать;
• сложная архитектура, навевающая суицидальные мысли после тщетных попыток реализовать кастомный интерфейс.

Заключение:

Видно, что в IBM старались. Но получилось уж очень на любителя…

JavaFX

JavaFX можно без преувеличения назвать прорывом. Для отрисовки используется графический конвейер, что значительно ускоряет работу приложения. Набор встроенных компонентов обширен, есть даже отдельные компоненты для отрисовки графиков. Реализована поддержка мультимедийного контента, множества эффектов отображения, анимации и даже мультитач. Внешний вид всех компонентов можно легко изменить с помощью CSS-стилей. И самое прекрасное - в JavaFX входит набор утилит, которые позволяют сделать родной инсталлятор для самых популярных платформ: exe или msi для Windows, deb или rpm для Linux, dmg для Mac. На сайте Oracle можно найти подробную документацию и огромное количество готовых примеров. Это превращает программирование с JavaFX в легкое и приятное занятие.

Достоинства:

• быстрая работа за счет графического конвейера;
• множество различных компонентов;
• поддержка стилей;
• утилиты для создания установщика программы;
• приложение можно запускать как десктопное и в браузере как часть страницы.

Недостатки:

• фреймворк еще разрабатывается, поэтому случаются и падения и некоторые глюки;
• JavaFX пока не получил широкого распространения.

Заключение:

Хорошая работа, Oracle. Фреймворк оставляет только позитивные впечатления. Разобраться несложно, методы и интерфейсы выглядят логичными. Хочется пользоваться снова и снова!

Визуальные библиотеки на практике

SWT: погодный виджет

Для демонстрации возможностей наиболее популярных графических библиотек и основных принципов работы с ними сделаем несколько небольших виджетов с отображением различной информации.

И начнем, пожалуй, с самого популярного виджета - отображения текущей погоды, для реализации которого выберем SWT.

Любая программа на SWT начинается с создания объекта Display. Он служит своеобразным контекстом приложения, который содержит необходимые методы для обращения к ресурсам системы и обеспечивает цикл событий. Следующим шагом будет создание не менее важного объекта Shell. Shell представляет собой обычное окно операционной системы. В конструктор shell передается Display, чтобы создать окно верхнего уровня.

Display display = new Display(); shell = new Shell(display, SWT.NO_TRIM);

Так как мы создаем виджет, нам не нужно отображать стандартное обрамление окна и кнопки управления, для этого мы указали флаг NO_TRIM. Для фона мы будем использовать картинку - прямоугольник с закругленными углами. В принципе, окно SWT может принимать любые формы. Чтобы добиться такого эффекта, используем класс Region. Все, что нужно, - добавить в этот класс все видимые точки из картинки фона, пропуская прозрачные.

Загружаем картинку:

Image image = new Image(display, "images/bg.png#26759185");

В изображениях разных форматов прозрачность задается по-разному, поэтому и извлекается информация о прозрачных областях тоже не одинаково. Создаем область фона и добавляем туда все видимые точки:

Region region = new Region(); ImageData imageData = image.getImageData(); if (imageData.alphaData != null) { Rectangle pixel = new Rectangle(0, 0, 1, 1); for (int y = 0; y < imageData.height; y++) { for (int x = 0; x < imageData.width; x++) { if (imageData.getAlpha(x, y) == 255) { pixel.x = imageData.x + x; pixel.y = imageData.y + y; region.add(pixel); } } } } else { ImageData mask = imageData.getTransparencyMask(); Rectangle pixel = new Rectangle(0, 0, 1, 1); for (int y = 0; y < mask.height; y++) { for (int x = 0; x < mask.width; x++) { if (mask.getPixel(x, y) != 0) { pixel.x = imageData.x + x; pixel.y = imageData.y + y; region.add(pixel); } } } }

Устанавливаем форму окна:

Shell.setRegion(region);

Теперь нужно создать слушателя событий для окна. Нас будут интересовать события рисования окна, события мыши и нажатия клавиш, чтобы окно можно было передвигать по экрану.

Listener listener = new Listener() { int startX, startY; public void handleEvent(Event e) { if (e.type == SWT.KeyDown && e.character == SWT.ESC) { shell.dispose(); } if (e.type == SWT.MouseDown && e.button == 1) { startX = e.x; startY = e.y; } if (e.type == SWT.MouseMove && (e.stateMask & SWT.BUTTON1) != 0) { Point p = shell.toDisplay(e.x, e.y); p.x -= startX; p.y -= startY; shell.setLocation(p); } if (e.type == SWT.Paint) { e.gc.drawImage(image, imageData.x, imageData.y); } } };

Итак, по нажатию на клавишу Esc окно закроется. При нажатии левой клавиши мыши на области окна запомним координаты нажатия. При движении мыши с зажатой левой клавишей - передвигаем окно на экране соответственно движению. При событии перерисовки - рисуем картинку фона, используя графический контекст GC.

Назначим слушатель соответствующим событиям окна:

Shell.addListener(SWT.KeyDown, listener); shell.addListener(SWT.MouseDown, listener); shell.addListener(SWT.MouseMove, listener); shell.addListener(SWT.Paint, listener);

Устанавливаем размер окна равным размеру изображения:

Shell.setSize(imageData.x + imageData.width, imageData.y + imageData.height);

Открываем окно и запускаем цикл событий:

Shell.open(); while (!shell.isDisposed ()) { if (!display.readAndDispatch ()) display.sleep (); }

Не забываем в конце освободить использованные ресурсы:

Region.dispose(); image.dispose(); display.dispose();

Запустив программу на этом этапе, мы получим прямоугольничек, который можно двигать мышкой и закрывать по Esc.

Настало время добавить содержания. Будем отображать текущую погоду в виде иконки состояния (солнечно, дождь, снег…), показаний температуры и времени последнего обновления.

Для расположения графических компонентов в окне в нужном виде используются менеджеры компоновки. Менеджер компоновки занимается не только расположением компонентов, но и изменением их размеров при изменении размеров окна. Для нашего виджета будем использовать GridLayout. Этот менеджер располагает компоненты в ячейках воображаемой таблицы. Создаем GridBagLayout на две колонки с различной шириной колонок (флаг false в конструкторе), устанавливаем его в качестве менеджера компоновки окна:

GridLayout layout = new GridLayout(2, false); shell.setLayout(layout);

Для картинки статуса используем компонент Label. В качестве родителя передаем объект окна. Вторым параметром можно установить стиль компонента. Для каждого компонента набор возможных флагов стиля разный, их можно посмотреть в документации или прямо в исходниках компонента.

//draw status image Label imageLabel = new Label(shell, SWT.NONE); imageLabel.setLayoutData(new GridData(SWT.LEFT, SWT.TOP, true, true, 1, 1));

Флаги в классе GridData означают, что метка будет располагаться слева вверху, будет растягиваться горизонтально и вертикально (флаги, установленные в true) при наличии свободного места и занимает одну строку и один столбец таблицы компоновки.

В SWT нет прозрачного фона компонентов, и позади картинки статуса будет красоваться белый фон, чего, конечно, не хотелось бы. Поэтому создадим объект Color с цветом фона окна:

Color bgColor = new Color(display, 0x2b, 0x2b, 0x2b);

В конце программы этот объект также необходимо очистить, вызвав метод dispose. Устанавливаем цвет фона и картинку статуса, которую можно загрузить из файла точно так же, как мы загрузили картинку фона вначале:

ImageLabel.setBackground(bgColor); Image statusImage = new Image(display, "images/1.png#26759185"); imageLabel.setImage(statusImage);

Теперь добавим Label с текущей температурой и расположим его в правой верхней части окна:

Label temperatureLabel = new Label(shell, SWT.NONE); temperatureLabel.setLayoutData(new GridData(SWT.RIGHT, SWT.TOP, false, false, 1, 1));

Установим какую-нибудь температуру:

TemperatureLabel.setText("+1 \u2103");

Для записи температуры по Цельсию используется юникодный номер соответствующего символа со служебными символами \u.

Шрифт по умолчанию для текстовых меток слишком маленький. Так что создадим новый, побольше:

FontData fD = temperatureLabel.getFont().getFontData(); fD.setHeight(30); fD.setStyle(SWT.BOLD); Font newFont = new Font(display, fD); temperatureLabel.setFont(newFont); Шрифт, как и другие ресурсные объекты, нужно освобождать. Для этого воспользуемся слушателем события разрушения метки:

TemperatureLabel.addDisposeListener(new DisposeListener() { public void widgetDisposed(DisposeEvent e) { newFont.dispose(); } });

Наконец, добавим метку с описанием погодных условий:

Label descriptionLabel = new Label(shell, SWT.WRAP); descriptionLabel.setLayoutData(new GridData(SWT.FILL, SWT.CENTER, true, true, 2, 1)); descriptionLabel.setText("Облачно с прояснениями, небольшой дождь"); descriptionLabel.setBackground(bgColor); descriptionLabel.setForeground(display.getSystemColor(SWT.COLOR_WHITE));

Текст может быть довольно длинным, так что при создании метки указываем флаг WRAP, чтобы текст автоматически разбивался на несколько строк при нехватке места. Расположим компонент по центру и разрешим ему заполнить все горизонтальное пространство. Также укажем, что компонент занимает два столбца таблицы компоновки. Запускаем и получаем окошко с картинки «Виджет погоды».

Теперь можно прикрутить какой-нибудь сервис погоды, создать таймер для автоматического обновления - и виджет готов.

Swing: всегда свежие новости

На Swing мы напишем виджет для отображения RSS-новостей. Начинаем, как и в прошлый раз, с создания окна. Класс, реализующий функционал стандартного окна в Swing, называется JFrame. По умолчанию закрытие окна приложения в Swing не приводит к остановке программы, так что лучше прописать, как должно себя вести окно при закрытии:

JFrame frame = new JFrame(); frame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.EXIT_ON_CLOSE);

Для представления новостей лучше всего подходит таблица. Swing построен на паттерне «Модель -представление - контроллер» (MVC). В архитектуре MVC модель предоставляет данные, представление отвечает за отображение данных (например, текст, поля ввода), а контроллер обеспечивает взаимодействие между моделью и представлением. Таблица хорошо демонстрирует этот подход. Для представления данных используется класс, реализующий интерфейс TableModel.

Для хранения информации о доступных новостях заведем класс FeedMessage c полями для названия статьи и даты выхода:

Public class FeedMessage { public String title; public Date publicationDate; }

Чтобы упростить и ускорить разработку, наследуем нашу модель данных от класса AbstractTableModel, который предлагает готовую реализацию почти всех методов интерфейса TableModel.

Public class RssFeedTableModel extends AbstractTableModel { private List entries = new ArrayList<>(); public void updateData(List entries) { this.entries = entries; fireTableDataChanged(); } public int getRowCount() { return entries.size(); } public int getColumnCount() { return 2; } public Object getValueAt(int rowIndex, int columnIndex) { switch (columnIndex) { case 0: return entries.get(rowIndex).title; case 1: return entries.get(rowIndex).publicationDate; } return null; } }

Метод fireTableDataChanged сообщает представлению, что модель данных изменилась и необходима перерисовка.

Создаем таблицу и немного изменяем ее вид, чтобы она была больше похожа на виджет. Убираем линии между строками и столбцами, увеличиваем высоту строки и убираем заголовок таблицы с названиями колонок:

JTable table = new JTable(new RssFeedTableModel()); table.setShowGrid(false); table.setIntercellSpacing(new Dimension(0, 0)); table.setRowHeight(30); table.setTableHeader(null);

Теперь займемся внешним видом ячеек. Swing позволяет назначать отдельные классы представления для разных типов данных. За отрисовку отдельных ячеек таблицы отвечает класс, наследующий интерфейс TableCellRenderer. По умолчанию используется DefaultTableCellRenderer, который представляет собой текстовую метку.

Назначим свой отрисовщик ячейки для данных типа String. Изменим стандартный цвет шрифта и сделаем чередующийся цвет фона, чтобы улучшить читаемость.

Table.setDefaultRenderer(String.class, new DefaultTableCellRenderer() { Color oddColor = new Color(0x25, 0x25, 0x25); Color evenColor = new Color(0x1a, 0x1a, 0x1a); Color titleColor = new Color(0x3a, 0xa2, 0xd7); public Component getTableCellRendererComponent(JTable table, Object value, boolean isSelected, boolean hasFocus, int row, int column) { super.getTableCellRendererComponent(table, value, isSelected, hasFocus, row, column); setBackground(row % 2 == 0 ? oddColor: evenColor); setForeground(titleColor); setFont(font); return this; } });

Чтобы таблица начала использовать наш отрисовщик, необходимо добавить метод, который возвращает тип данных для каждой ячейки, в модель данных:

Public Class getColumnClass(int columnIndex) { switch (columnIndex) { case 0: return String.class; case 1: return Date.class; } return Object.class; }

Новостей может быть много, поэтому поместим таблицу на панель прокрутки и сделаем ползунок прокрутки невидимым, чтобы он не портил нам дизайн виджета:

JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(table); table.setFillsViewportHeight(true); scrollPane.getVerticalScrollBar().setPreferredSize (new Dimension(0,0));

Добавляем компонент прокрутки на главную панель окна. Вторым аргументом можно передать размещение компонента. По умолчанию главная панель окна использует менеджер компоновки BorderLayout, который располагает компоненты по сторонам света. Поместим таблицу с прокруткой в центре.

Frame.getContentPane().add(scrollPane, BorderLayout.CENTER);

Как и в прошлый раз, уберем стандартное обрамление окна. А в качестве заголовка окна будем использовать стилизованную текстовую метку, которую разместим вверху окна.

JLabel titleLabel = new JLabel("Xakep RSS"); Font titleFont = new Font("Arial", Font.BOLD, 20); titleLabel.setFont(titleFont); titleLabel.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER); titleLabel.setForeground(Color.WHITE); titleLabel.setPreferredSize(new Dimension(0, 40)); frame.getContentPane().add(titleLabel, BorderLayout.NORTH);

В отличие от SWT, объекты «цвет» и «шрифт» освобождаются автоматически, так что можно больше не переживать за утечки памяти.

Добавляем слушатели мыши, чтобы окно можно было двигать по экрану.

MouseAdapter listener = new MouseAdapter() { int startX; int startY; public void mousePressed(MouseEvent e) { if (e.getButton() == MouseEvent.BUTTON1) { startX = e.getX(); startY = e.getY(); } } public void mouseDragged(MouseEvent e) { Point currCoords = e.getLocationOnScreen(); frame.setLocation(currCoords.x - startX, currCoords.y - startY); } }; titleLabel.addMouseListener(listener); titleLabel.addMouseMotionListener(listener);

Теперь поменяем форму окна на прямоугольник с закругленными углами. Лучше всего это делать в слушателе компонента, так как, если размер окна изменится, форма окна будет правильно пересчитана:

Frame.addComponentListener(new ComponentAdapter() { public void componentResized(ComponentEvent e) { frame.setShape(new RoundRectangle2D.Double(0, 0, frame.getWidth(), frame.getHeight(), 20, 20)); } });

Устанавливаем размер окна, убираем обрамление и делаем окно полупрозрачным.

Frame.setSize(520, 300); frame.setUndecorated(true); frame.setOpacity(0.85f);

Наконец, открываем окно в графическом потоке. SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { frame.setVisible(true); } });

Осталось дописать загрузку данных в отдельном потоке, и получим такой вот виджет с последними новостями твоего любимого журнала:).

JavaFX: послушаем музычку

И наконец, гвоздь сезона - JavaFX. Воспользуемся его мультимедийными возможностями и компонентом для построения графиков и сделаем простенький эквалайзер.

Для начала наследуем класс виджета от Application. Это основной класс приложения в JavaFX. Application содержит основные методы жизненного цикла приложения. Компоненты формы создаются в методе start, аргументом которому служит класс Stage. Stage представляет собой окно программы. Изменим стиль окна на TRANSPARENT, чтобы убрать обрамление и кнопки. В Stage помещается класс Scene, в котором задаются размеры окна и цвет фона. В Scene, в свою очередь, передаем класс Group, в который будем помещать дочерние компоненты:

Public void start(Stage primaryStage) { primaryStage.initStyle(StageStyle.TRANSPARENT); Group root = new Group(); Scene scene = new Scene(root, 400, 200, Color.TRANSPARENT); primaryStage.setScene(scene);

Для отображения эквалайзера используем столбиковую диаграмму, по осям которой будем отображать частоту и мощность звука:

CategoryAxis xAxis = new CategoryAxis(); NumberAxis yAxis = new NumberAxis(0,50,10); BarChart bc = new BarChart(xAxis,yAxis); bc.setPrefSize(400, 200); bc.setLegendVisible(false); bc.setAnimated(false); bc.setBarGap(0); bc.setCategoryGap(1); bc.setVerticalGridLinesVisible(false); bc.setHorizontalGridLinesVisible(false); xAxis.setLabel("Частота"); yAxis.setLabel("Мощность"); yAxis.setTickLabelFormatter(new NumberAxis.DefaultFormatter(yAxis, null, "dB"));

Заполняем диаграмму начальными данными:

XYChart.Series series1 = new XYChart.Series(); series1Data = new XYChart.Data; String categories = new String; for (int i=0; i(categories[i], 50); series1.getData().add(series1Data[i]); } bc.getData().add(series1);

Создаем прямоугольник с закругленными углами, чтобы придать виджету соответствующую форму:

Rectangle rectangle = new Rectangle(0, 0, 400, 200); Stop stops = new Stop { new Stop(0, new Color(0, 0, 0, 0.8)), null}; LinearGradient lg2 = new LinearGradient(0, 0, 0, 0, false, CycleMethod.NO_CYCLE, stops); rectangle.setFill(lg2); rectangle.setArcHeight(20); rectangle.setArcWidth(20);

Добавляем оба компонента к группе:

Root.getChildren().addAll(rectangle, bc);

Назначаем слушателей мыши к группе, чтобы двигать окно по экрану:

Root.setOnMousePressed(new EventHandler() { public void handle(MouseEvent me) { initX = me.getScreenX() - primaryStage.getX(); initY = me.getScreenY() - primaryStage.getY(); } }); root.setOnMouseDragged(new EventHandler() { public void handle(MouseEvent me) { primaryStage.setX(me.getScreenX() - initX); primaryStage.setY(me.getScreenY() - initY); } });

Загружаем песню в плеер:

File file = new File("выпусти меня отсюда.mp3"); Media audioMedia = null; audioMedia = new Media(file.toURI().toURL().toString()); audioMediaPlayer = new MediaPlayer(audioMedia);

Добавляем слушатель, который будет обновлять столбиковую диаграмму:

AudioMediaPlayer.setAudioSpectrumListener(new AudioSpectrumListener() { public void spectrumDataUpdate(double timestamp, double duration, float magnitudes, float phases) { for (int i = 0; i < series1Data.length; i++) { series1Data[i].setYValue(magnitudes[i] + 60); } } });

Делаем сцену видимой и запускаем песню:

PrimaryStage.show(); audioMediaPlayer.play();

Запускаем приложение:

Public static void main(String args) { launch(args); }

И наслаждаемся такой вот красотой.