47.java程式設計思想——建立視窗和程式片 AWT

在Java 1.0 中，圖形使用者介面（GUI）庫最初的設計目標是讓程式設計師構建一個通用的GUI，使其在所有平臺上都能正常顯示。

但遺憾的是，這個目標並未達到。事實上，Java 1.0 版的“抽象Windows 工具包”（AWT）產生的是在各系統看來都同樣欠佳的圖形使用者介面。除此之外，它還限制我們只能使用四種字型，並且不能訪問作業系統中現有的高階GUI 元素。同時，Jave1.0 版的AWT程式設計模型也不是面向物件的，極不成熟。這類情況在Java1.1版的AWT 事件模型中得到了很好的改進，例如：更加清晰、面向物件的程式設計、遵循JavaBeans 的範例，以及一個可輕鬆建立可視程式設計環境的程式設計元件模型。Java1.2 為老的Java 1.0 AWT 添加了Java 基礎類（AWT），這是一個被稱為“Swing”的GUI的一部分。豐富的、易於使用和理解的Java Beans 能經過拖放操作（像手工程式設計一樣的好），創建出能使程式設計師滿意的GUI。軟體業的“3 次修訂版”規則看來對於程式設計語言也是成立的（一個產品除非經過第3 次修訂，否則不會盡如人意）。

Java 的主要設計目的之一是建立程式片，也就是建立執行在WEB 瀏覽器上的小應用程式。由於它們必須是安全的，所以程式片在執行時必須加以限制。無論怎樣，它們都是支援客戶端程式設計的強有力的工具，一個重要的應用便是在Web 上。

在一個程式片中程式設計會受到很多的限制，我們一般說它“在沙箱內”，這是由於Java 執行時一直會有某個東西——即Java 執行期安全系統——在監視著我們。Jave 1.1 為程式片提供了數字簽名，所以可選出能信賴的程式片去訪問主機。不過，我們也能跳出沙箱的限制寫出可靠的程式。在這種情況下，我們可訪問作業系統中的其他功能。AWT 也能用來為可靠的程式建立GUI 介面。

先學習使用老的AWT 工具，會與許多支援和使用AWT 的程式碼程式樣本相遇。儘管這有一些困難，但卻是必須的，因為我們必須用老的AWT 來維護和閱讀傳統的Java 程式碼。有時甚至需要我們編寫AWT 程式碼去支援不能從Java1.0 升級的環境。

大多數的例程都將展示程式片的建立，這並不僅僅是因為這非常的容易，更因為這是AWT 的主要作用。另外，當用AWT 建立一個可靠的程式時，我們將看到處理程式的不同之處，以及怎樣建立能在命令列和瀏覽器中執行的程式。

1     AWT

對於“老式”AWT，它最嚴重的缺點就是它無論在面向物件設計方面，還是在GUI 開發包設計方面，都有不盡如人意的表現。它使我們回到了程式設計的黑暗年代（換成其他話就是“拙劣的”、“可怕的”、“惡劣的”等等）。必須為執行每一個事件編寫程式碼，包括在其他環境中利用“資源”即可輕鬆完成的一些任務。

許多象這樣的問題在Java 1.1 裡都得到了緩解或排除，因為：

(1)Java 1.1 的新型AWT 是一個更好的程式設計模型，並向更好的庫設計邁出了可喜的一步。而Java Beans 則是那個庫的框架。

(2)“GUI 構建器”（可視程式設計環境）將適用於所有開發系統。在我們用圖形化工具將元件置入窗體的時候，Java Beans 和新的AWT 使GUI構建器能幫我們自動完成程式碼。其它元件技術如ActiveX 等也將以相同的形式支援。

既然如此，為什麼還要學習使用老的AWT 呢？原因很簡單，因為它的存在是個事實。就目前來說，這個事實對我們來說顯得有些不利，它涉及到面向物件庫設計的一個宗旨：一旦我們在庫中公佈一個元件，就再不能去掉它。如去掉它，就會損害別人已存在的程式碼。另外，當我們學習Java 和所有使用老AWT 的程式時，會發現有許多原來的程式碼使用的都是老式AWT。

AWT 必須能與固有作業系統的GUI 元件打交通，這意味著它需要執行一個程式片不可能做到的任務。一個不被信任的程式片在作業系統中不能作出任何直接呼叫，否則它會對使用者的機器做出不恰當的事情。一個不被信任的程式片不能訪問重要的功能。例如，“在螢幕上畫一個視窗”的唯一方法是通過呼叫擁有特殊介面和安全檢查的標準Java 庫。Sun 公司的原始模型建立的信任庫將僅僅供給Web 瀏覽器中的Java 系統信任關係自動授權器使用，自動授權器將控制怎樣進入到庫中去。

Java 1.1 版中的新模型是“信任程式碼”或“簽名程式碼”，因此一個特殊伺服器將校驗我們下載的、由規定的開發者使用的公共金鑰加密系統的程式碼。這樣我們就可知道程式碼從何而來，那真的是Bob 的程式碼，還是由某人偽裝成Bob 的程式碼。這並不能阻止Bob 犯錯誤或作某些惡意的事，但能防止Bob 逃避匿名製造計算機病毒的責任。一個數字簽名的程式片——“被信任的程式片”——在Java1.1 版能進入我們的機器並直接控制它，正像一些其它的應用程式從信任關係自動授權機中得到“信任”並安裝在我們的機器上。

這是老AWT 的所有特點。老的AWT 程式碼將一直存在，新的Java 程式設計者在從舊的書本中學習時將會遇到老的AWT 程式碼。同樣，老的AWT 也是值得去學習的，例如在一個只有少量庫的例程設計中。老的AWT 所包括的範圍在不考慮深度和列舉每一個程式和類，取而代之的是給了我們一個老AWT 設計的概貌。

2     基本程式片

庫通常按照它們的功能來進行組合。一些庫，例如使用過的，便中斷擱置起來。標準的Java 庫字串和向量類就是這樣的一個例子。其他的庫被特殊地設計，例如構建塊去建立其它的庫。庫中的某些類是應用程式的框架，其目的是協助我們構建應用程式，在提供類或類集的情況下產生每個特定應用程式的基本活動狀況。

然後，為我們定製活動狀況，必須繼承應用程式類並且廢棄程式的權益。應用程式框架的預設控制結構將在特定的時間呼叫我們廢棄的程式。應用程式的框架是“分離、改變和中止事件”的好例子，因為它總是努力去嘗試集中在被廢棄的所有特殊程式段。

程式片利用應用程式框架來建立。我們從類中繼承程式片，並且廢棄特定的程式。大多數時間我們必須考慮一些不得不執行的使程式片在WEB 頁面上建立和使用的重要方法。這些方法是：

方法 作用

init() 程式片第一次被建立，初次執行初始化程式片時呼叫

start() 每當程式片進入Web 瀏覽器中，並且允許程式片啟動它的常規操作時呼叫（特殊的程式片被stop()關閉）；同樣在init()後呼叫paint() 基礎類Component 的一部分（繼承結構中上溯三級）。作為update() 的一部分呼叫，以便對程式片的畫布進行特殊的描繪

stop() 每次程式片從Web 瀏覽器的視線中離開時呼叫，使程式片能關閉代價高昂的操作；同樣在呼叫destroy()前呼叫

destroy() 程式片不再需要，將它從頁面中解除安裝時呼叫，以執行資源的最後清除工作

現在來看一看paint()方法。一旦Component（目前是程式片）決定自己需要更新，就會呼叫這個方法——可能是由於它再次迴轉螢幕，首次在螢幕上顯示，或者是由於其他視窗臨時覆蓋了你的Web 瀏覽器。此時程式片會呼叫它的update()方法（在基礎類Component 中定義），該方法會恢復一切該恢復的東西，而呼叫paint()正是這個過程的一部分。沒必要對paint()進行過載處理，但構建一個簡單的程式片無疑是方便的方法，所以我們首先從paint()方法開始。

update()呼叫paint()時，會向其傳遞指向Graphics 物件的一個控制代碼，那個物件代表準備在上面描繪（作

圖）的表面。這是非常重要的，因為我們受到專案元件的外觀的限制，因此不能畫到區域外，這可是一件好事，否則我們就會畫到線外去。在程式片的例子中，程式片的外觀就是這界定的區域。

圖形物件同樣有一系列我們可對其進行的操作。這些操作都與在畫布上作圖有關。所以其中的大部分都要涉及影象、幾何菜狀、圓弧等等的描繪（注意如果有興趣，可在Java 文件中找到更詳細的說明）。有些方法允許我們畫出字元，而其中最常用的就是drawString()。對於它，需指出自己想描繪的String（字串），並指定它在程式片作圖區域的起點。這個位置用畫素表示，所以它在不同的機器上看起來是不同的，但至少是可以移植的。

2.1     程式碼

import java.awt.*;

import java.applet.*;

public class Applet1 extends Applet {

    public voidpaint(Graphics g){

        g.drawString("First applet", 10, 10);

    }

} /// :~

2.2     執行

如下圖1：

這個程式片不需要有一個main()。所有內容都封裝到應用程式框架中；我們將所有啟動程式碼都放在init()裡。

將這個程式放到一個Web 頁中執行，而只能在支援Java 的Web 瀏覽器中才能看到此頁。為了將一個程式片置入Web 頁，需要在那個Web 頁的程式碼中設定一個特殊的標記，以指示網頁裝載和執行程式片。這就是applet 標記，它在Applet1 中的樣子如下：

<applet

code=Applet1

width=200

height=200>

</applet>

其中，code 值指定了.class檔案的名字，程式片就駐留在那個檔案中。width 和height指定這個程式片的初始尺寸（如前所述，以畫素為單位）。還可將另一些東西放入applet 標記：用於在因特網上尋找其他.class 檔案的位置（codebase）、對齊和排列資訊（align）、使程式片相互間能夠通訊的一個特殊識別符號（name）以及用於提供程式片能接收的資訊的引數。引數採取下述形式：

<Paramname=識別符號 value="資訊">

可根據需要設定任意多個這樣的引數。

在簡單的程式片中，我們要做的唯一事情是按上述形式在Web 頁中設定一個程式片標記（applet），令其裝載和執行程式片。

在最新的ECLIPSE開發工具上可以直接除錯 APPLET的。

3     程式片的測試

我們可在不必建立網路連線的前提下進行一次簡單的測試，方法是啟動我們的Web 瀏覽器，然後開啟包含了程式片標籤的HTML 檔案（Sun 公司的JDK 同樣包括一個稱為“程式片觀察器”的工具，它能挑出html 檔案的<applet> 標記，並執行這個程式片，不必顯示周圍的HTML 文字）。html 檔案載入後，瀏覽器會發現程式片的標籤，並查詢由code 值指定的.class 檔案。當然，它會先在CLASSPATH（類路徑）中尋找，如果在CLASSPATH 下找不到類檔案，就在WEB 瀏覽器狀態列給出一個錯誤資訊，告知不能找到.class 檔案。

由於程式片觀察器會忽略除APPLET 標記之外的任何東西，所以可將那些標記作為註釋置入Java 原始碼：

// <appletcode=MyApplet.class width=200 height=100></applet>

這樣就可直接執行“appletviewer MyApplet.java”，不必再建立小的HTML 檔案來完成測試。

若想在Web 站點上試驗，還會碰到另一些麻煩。首先，我們必須有一個Web 站點，這對大多數人來說都意味著位於遠端地點的一家服務提供商（ISP）。然後必須通過某種途徑將HTML 檔案和.class 檔案從自己的站點移至ISP 機器上正確的目錄（WWW 目錄）。這一般是通過採用“檔案傳輸協議”（FTP）的程式來做成的，網上可找到許多這樣的免費程式。所以我們要做的全部事情似乎就是用FTP協議將檔案移至ISP 的機器，然後用自己的瀏覽器連線網站和HTML檔案；假如程式片正確裝載和執行，就表明大功告成。但真是這樣嗎？

但這兒我們可能會受到愚弄。假如Web 瀏覽器在伺服器上找不到.class 檔案，就會在你的本地機器上搜尋CLASSPATH。所以程式片或許根本不能從伺服器上正確地裝載，但在你看來卻是一切正常的，因為瀏覽器在你的機器上找到了它需要的東西。但在其他人訪問時，他們的瀏覽器就無法找到那些類檔案。所以在測試時，必須確定已從自己的機器刪除了相關的.class 檔案，以確保測試結果的真實。

4     圖形化的例子

4.1     程式碼2

import java.awt.*;

import java.applet.*;

public class Applet2 extends Applet {

    public voidpaint(Graphics g){

        g.drawString("Second applet", 10, 15);

        g.draw3DRect(0, 0, 100, 20, true);

    }

} /// :~

4.2     執行

如圖2：

這個程式用一個方框將字串包圍起來。當然，所有數字都是“硬編碼”的（指數字固定於程式內部），並以畫素為基礎。所以在一些機器上，框會正好將字串圍住；而在另一些機器上，也許根本看不見這個框，因為不同機器安裝的字型也會有所區別。

對Graphic 類而言，可在幫助文件中找到另一些有趣的內容。大多數涉及圖形的活動都是很有趣的。

5     框架方法的演示

觀看框架方法的實際運作是相當有趣的。下面的程式片將跟蹤這些方法呼叫的次數，並用paint()將其顯示出來：

5.1     程式碼3

import java.awt.*;

import java.applet.*;

public class Applet3 extends Applet {

    String s;

    int inits= 0;

    int starts= 0;

    int stops= 0;

    public voidinit() {

        inits++;

    }

    public voidstart() {

        starts++;

    }

    public voidstop() {

        stops++;

    }

    public voidpaint(Graphics g){

        s = "inits:" + inits + ", starts: " + starts+ ", stops: " + stops;

        g.drawString(s, 10, 10);

    }

} /// :~

5.2     執行

正常情況下，當我們過載一個方法時，需檢查自己是否需要呼叫方法的基礎類版本，這是十分重要的。例如，使用init()時可能需要呼叫super.init()。然而，Applet 文件特別指出init()、start()和stop()在Applet 中沒有用處，所以這裡不需要呼叫它們。

試驗這個程式片時，會發現假如最小化WEB 瀏覽器，或者用另一個視窗將其覆蓋，那麼就不能再呼叫stop()和start()（這一行為會隨著不同的實現方案變化；可考慮將Web 瀏覽器的行為同程式片觀察器的行為對照一下）。呼叫唯一發生的場合是在我們轉移到一個不同的Web 頁，然後返回包含了程式片的那個頁時。

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