Java:Java2D高階繪圖
知識要點：
第一節 Java 2D的增強功能
概述、AWT圖形能力的不足、Java 2D API
第二節 圖形繪製的基本方法
轉換Graphics2D物件、Graphics 類特性、繪圖的屬性和基本程式設計方法
第三節 曲線問題的高階應用開發
直線問題深入研究、貝塞爾(Bezier)曲線、自定義樣條曲線程式設計、
使用者資料的曲線顯示、曲線用Applet顯示的資料來源問題
第四節 字串的高階處理
TextLayout類、LineMetrics類
第五節 構造幾何形狀
2D幾何形狀的設計、構造型區域幾何形狀、變換、緩衝的影象
第六節 三維圖形處理的設計技術
透視投影、透檢視形的顯示、隱蔽面消除問題
第七節 同環境互動
GraphicsEnvironment類、GraphicsDevice類、GraphicsConfiguration類
第一節 Java 2D的增強功能
一、概述：
由Sun公司與Adobe系統公司合作推出的Java 2D API，提供了一個功能強大而且非常靈活的二維圖形框架。Java 2D API擴充套件了java.awt包中定義的Graphics類和Image類，提供了高效能的二維圖形、影象和文字，同時又維持了對現有AWT應用的相容。
二、AWT圖形能力的不足:
在 AWT 的初始實現中，圖形能力並不十分完善。因為開發 JDK 是打算將其作為平臺中立的實現平臺，所以其原始的功能被限制於“最少公共功能”上，所有被支援的作業系統上保證提供這些公共功能；
在 Java 2D 出現之前，對繪製能力、字型操作和影象控制的支援非常少。而對諸如用圖案進行著色、形狀操作以及圖形變換之類的重要操作的支援則完全沒有。
Java 2D 滿足了跨平臺實現中對這些功能以及其它功能的需求。
三、Java 2D API：
它是JFC （Java Fundation Classes）的一員，加強了傳統AWT（ Abstract Windowing Toolkit ）的描繪功能。在 JDK1.2中已經支援 Java 2D的使用。透過Java 2D API ，程式設計師可以輕鬆地描繪出任意的幾何圖形、運用不同的填色效果、對圖形做旋轉（ rotate）、縮放（ scale）、扭曲（ shear）等。如圖所示，程式設計師透過2D API所提供的功能，簡單地利用不同型別的線或是填色效果繪出統計圖，以區分出不同的資料。
它們是基於Graphics2D類的繪圖功能，是對AWT中的Graphics類的進一步的擴充套件和增強。主要體現在：
1。對渲染質量的控制：消除鋸齒以平滑繪製物件的邊緣
2．裁剪、合成和透明度：它們允許使用任意形狀來限定繪製操作的邊界。它們還提供對圖形進行分層以及控制透明度和不透明度的能力。
3．控制和填充簡單及複雜的形狀：這種功能提供了一個 Stroke 代理和一個 Paint 代理，前者定義用來繪製形狀輪廓的筆（定義繪製的筆的寬度和樣式），後者允許用純色、漸變色和圖案來填充形狀。
4。影象處理和變換：Java 2D 同 Java 高階影象API（Java Advanced Imaging API (JAI)）協作，支援用大量圖形格式處理複雜的影象。Java2D 還為您提供了修改影象、形狀和字型字元的變換能力。
5。特殊的填充方式，如梯度或者圖案
6．高階字型處理和字串格式化：允許象操作任何其它圖形形狀一樣操作字型字元。除此以外，可以象文書處理程式一樣，通過為 String 中的字元應用屬性和樣式資訊來建立格式化文字。
java.awt.geom 包中的Areas類支援聯集（ union）、交集（ intersection）、差集（subtraction ）、Exclusive OR （XOR）等布林運算。最後， AffineTransform 類別則提供圖形物件做Scale（比例）、Shear（剪裁）、Rotate（旋轉）等座標上的轉換。
第二節 圖形繪製的基本方法
一、轉換Graphics2D物件
繪製圖形時，可以在Graphics物件或者Graphics2D物件上進行，它們都代表了需要繪圖的區域，選擇那個取決於是否要使用所增加的Java2D的圖形功能。但要注意的是，所有的Java2D圖形操作都必須在Graphics2D物件上呼叫。Graphics2D是Graphics的子類，同樣包含在java.awt包中。
public void paintComponent(Graphics comp)
{ Graphics2D comp2D=(Graphics2D)comp;
}
或者
public void paint (Graphics comp)
{ Graphics2D comp2D=(Graphics2D)comp;
}
二、Graphics 類特性
Graphics 類支援幾種確定圖形環境狀態的特性。以下列出了部分特性：
1）Color：當前繪製顏色，它屬於 java.awt.Color 型別。所有的繪製、著色和純文字輸出都將以指定的顏色顯示。
2）Font：當前字型，它屬於 java.awt.Font 型別。它是將用於所有純文字輸出的字型。
3）Clip：java.awt.Shape 型別的物件，它充當用來定義幾何形狀的介面。該特性包含的形狀定義了圖形環境的區域，繪製將作用於該區域。通常情況下，這一形狀與整個圖形環境相同，但也並不一定如此。
4）ClipBounds：java.awt.Rectangle 物件，它表示將包圍由 Clip 特性定義的 Shape 的最小矩形。它是隻讀特性。
5）FontMetrics：java.awt.FontMetrics 型別的只讀特性。該物件含有關於圖形環境中當前起作用的 Font 的資訊。如同我們將看到的那樣，獲取此資訊的這種機制已被 LineMetrics 類所取代
6）Paint Mode：該特性控制環境使用當前顏色的方式。如果呼叫了 setPaintMode() 方法，那麼所有繪製操作都將使用當前顏色。如果呼叫了 setXORMode() 方法（該方法獲取一個 Color 型別的引數），那麼就用指定的顏色對畫素做“XOR”操作。XOR 具有在重新繪製時恢復初始位模式的特性，因此它被用作橡皮擦除和動畫操作。
三、繪圖的屬性和基本程式設計方法
1）顏色Color類：沒有變化。
2）填充方式：
Paint（油漆桶）介面有幾個具體的實現，它們允許用純色、漸變色或圖案來填充形狀。
1，純色填充（Color類）：對 java.awt.Color 類做了一些調整以實現 Paint，並且可以用於純色填充。
2，漸變色來填充（梯度填充GradientPaint類）：java.awt.GradientPaint 類允許用線性顏色漸變色來填充形狀，線性顏色漸變色允許在兩個指定的 Color 物件之間建立過渡。可以將漸變色設定成“週期性的”，這將導致漸變色圖案重複出現。
3，圖案填充（紋理TexturePaint類）：提供了 java.awt.TexturePaint 類，它可以用由 BufferedImage描述的圖案填充形狀
程式設計方法：
使用Graphics2D類中的setPaint()方法並使用Paint物件作為其引數，但由於任何可以作為填充的類如GradientPaint、TexturePaint和Color都實現了Paint介面（該介面注意定義了在Graphics2D下的顏色填充方式），因此可以將它們作為引數。如：
public void paintComponent(Graphics comp)
{ Graphics2D comp2D=(Graphics2D)comp;
GradientPaint pat=newGradientPaint(0f,0f,Color.white,100f,45f,Color.blue);
comp2D.setPaint(pat);
}
3）設定筆的形狀：
Stroke 介面由 java.awt.BasicStroke 類實現。該類允許進行大量的選擇以修改線的繪製細節。可以程式設計指定 BasicStroke 寬度，也可以指定對名為柱頭和交點的路徑上端點和交點的“裝飾”。現在也可以繪製點劃線了，只須設定 BasicStroke 的破折號屬性即可。
在Graphics類中線條是一個點寬，而在Graphics2D中可以通過BasicStoke類中的setStroke()方法來設定。其建構函式是BasicStroke(float width, int cap, int join)
其中width指示線寬（預設時為1.0）
cap指示線的末端（包頭，在BasicStroke類中定義出三個static 型別的常量如CAP_BUTT沒有包頭（）、CAP_ROUND圓包頭（）、CAP_SQUARE方包頭（）的樣式
join指示線段之間的拐角（在BasicStroke類中定義出三個static 型別的常量如JOIN_BEVEL（）、JOIN_MITER（）、 JOIN_ROUND（）樣式。
4）程式設計方法：
public void paintComponent(Graphics comp)
{ Graphics2D comp2D=(Graphics2D)comp;
BasicStroke pen
=new BasicStroke(2.0f, BasicStroke .CAP_BUTT, BasicStroke .JOIN_ROUND);
comp2D.setStroke (pen);
}
程式碼示例：
float thick =0.5f; //設定畫刷的粗細為0.5
BufferedImage bi = new BufferedImage(800, 600,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g = (Graphics2D)bi.getGraphics();
Stroke stroke =g.getStroke(); //得到當前的畫刷
g.setStroke(new BasicStroke(thick, BasicStroke.CAP_SQUARE,BasicStroke.JOIN_ROUND));
g.draw(new Line2D.Float(x1, y1, x2, y2)); 畫線
g.setStroke( stroke ); //將畫刷復原
5）建立要繪製的形狀物件
在Java2D中進行繪圖時，不是採用對應的方法來實現，而是為要實現某中形狀創建出相應的形狀物件。這可以通過使用java.awt.geom包中的類來定義所要建立的形狀。如線條Line2D.Float類、距形Rectangle2D.Float或者Rectangle2D.Double類、橢圓Ellipes2D.Float、圓弧Arc2D.Float類等。
6）繪製物件：
1，可以使用Graphics2D類中的方法draw()用於繪製輪廓，而fill()方法用於填充。它們都以前面所建立的圖形物件作為引數。
2，Java2D中的字串的繪製仍然採用drawString()方法，但有drawString(String s, float x, float y)和drawString(Stringstr, int x, int y)。
3，繪製輪廓：draw(Shape s)其中的Shape介面在Graphics2D中被定義
新的 Java 2D Shape 類都有“2D”字尾。這些新的形狀使用浮點值（而不是整數）來描述其幾何形狀。
Polygon類（int[] xpoints, int[] ypoints, int npoints）
RectangularShape（抽象類，其子類有Arc2D, Ellipse2D, Rectangle2D, RoundRectangle2D）, Rectangle（距形）
QuadCurve2D（二次貝塞爾樣條曲線，貝塞爾曲線由兩個端點以及一個或兩個控制點指定。貝塞爾曲線建立了適合於大多數表示的曲線。）
CubicCurve2D（三次貝塞爾樣條曲線）
Area（區域）
GeneralPath（由直線、二次樣條曲線、三次樣條曲線所構成）
Line2D
8）基本步驟
繪圖的第一個步驟是產生 Graphics2D 物件。然後設定所要的狀態屬性。例如你想要對一物件做漸層式的填色，可以設定屬性 Paint為 GradientPaint。最後再呼叫Graphics2D所提供的方法fill或是draw，完成整個繪圖的程式。
9）程式例項
例一：
這是一個最簡單的例子，也可以認為是繪圖的一個最簡單的框架。
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class Map extends JFrame
{ public Map()
{ super("Map");
setSize(350,350);
MapPane map=newMapPane();
getContentPane().add(map);
}
public static void main(String []arg)
{ Map frame=new Map();
frame.show();
}
}
class MapPane extends JPanel
{ public void paintComponent(Graphics comp)
{ Graphics2Dcomp2D=(Graphics2D)comp;
comp2D.drawString("sbcd",200,200);
Line2D.Float line=new Line2D.Float(1.0f,2.0f,200.0f,200.0f);
comp2D.draw(line);
}
}
例二：
下面是在Graphics2D模式下的基本繪圖框架。我們可以看到，利用：
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
通過該方法的設定，使圖形去除鋸齒狀，可以得到多麼細膩的圖形。
樣例：
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawDemo extends JFrame {
public DrawDemo(){
//設定視窗的大小、標題
this.setSize(new Dimension(600, 400));
//建立繪製各種形狀的容器
ShapesPanel shapesPanel = new ShapesPanel();
//將該容器加入視窗
getContentPane().add(shapesPanel,BorderLayout.CENTER);
}
public static void main(String[] args) {
DrawDemo frame = new DrawDemo();
frame.setVisible(true);
//當視窗關閉時清空記憶體
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
public voidwindowClosing(WindowEvent e) {
System.exit(0);
}
});
}
}
//建立各種容器的類
class ShapesPanel extends JPanel {
final int maxCharHeight = 15;
final Color bg = Color.white; //宣告背景顏色為灰色
final Color fg = Color.blue; //宣告前景顏色為藍色
public ShapesPanel() {
setBackground(bg); //設定背景顏色
setForeground(fg); //設定前景顏色
//建立組合邊框
setBorder(BorderFactory.createCompoundBorder(
BorderFactory.createRaisedBevelBorder(),
BorderFactory.createLoweredBevelBorder()));
}
public void paintComponent(Graphics g1) {
super.paintComponent(g1); //清空背景顏色
float thick =0.5f; //設定畫刷的粗細為 0.5
Graphics2D g =(Graphics2D)g1;
Stroke stroke =g.getStroke(); //得到當前的畫刷
g.setStroke(newBasicStroke(thick, BasicStroke.CAP_SQUARE, BasicStroke.JOIN_ROUND));
//通過該方法使圖形去除鋸齒狀
g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
String txt= "我的文章";
int style=2;//0普通1粗體2斜體3粗斜
g.setFont(new Font("宋體", 2,15)); //15為字大小
//設定筆刷為黑色
g.setPaint(Color.black);
g.drawString(txt,200,150);
g.setPaint(Color.red);
g.draw(newLine2D.Float(0,0,200,150)); //畫線
g.setPaint(Color.blue);
g.draw(newRectangle2D.Float(200,150,100,100));
g.setStroke(stroke); //將畫刷復原
}
}
例三：圖形靈活的顯示
在上面的例子中，是使用一個繼承於JPanel的類，覆蓋它的void paintComponent(Graphics g1)事件方法，實現繪圖的，這樣雖然方便，但顯得靈活性不高。
實際上，通過JPanel物件直接賦值給Graphics2D物件，往往可以使程式具有很大的靈活性。程式可以這樣來寫。
JPanel contentPane= (JPanel) this.getContentPane();
public Graphics2D comp2D=(Graphics2D)contentPane .getGraphics();
樣例：
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawDemo1 extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //繪圖視窗
public Graphics2D comp2D; //繪圖物件
JPanel jPanel1 = new JPanel();//控制元件容器
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
//建構函式
public DrawDemo1() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//控制元件的初始化
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(new BorderLayout());
this.setSize(new Dimension(400, 300));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
jPanel1.setLayout(null);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 235, 100, 31));
jButton1.setText("畫線保留");
jButton1.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(150, 235, 100, 30));
jButton2.setText("畫線刪除");
jButton2.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
contentPane.add(jPanel1, BorderLayout.CENTER);
jPanel1.add(jButton1, null);
jPanel1.add(jButton2, null);
}
public static void main(String[] args) {
DrawDemo1 frame=new DrawDemo1();
frame.show();
frame.comp2D=(Graphics2D)frame.contentPane.getGraphics();
frame.comp2D.setBackground(Color.white);
frame.comp2D.clearRect(0,0,401,221);
}
//Overridden so we can exit when window is closed
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
super.processWindowEvent(e);
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
System.exit(0);
}
}
void jButton1_actionPerformed(ActionEvent e){
comp2D.setPaint(Color.red);
Line2D.Float line=new Line2D.Float(1.0f,2.0f,200.0f,220.0f);
comp2D.draw(line);
}
void jButton2_actionPerformed(ActionEvent e) {
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
comp2D.setPaint(Color.blue);
Line2D.Float line=new Line2D.Float(1.0f,100.0f,300.0f,220.0f);
comp2D.draw(line);
}
}
例四：剪裁
圖形處理問題中，剪裁由的時候是非常難處理的，所謂剪裁是指超過繪圖取得內容不顯示，看起來這是個簡單問題，但由於所有的線條必須計算與邊界的交點，而且邊界有四個方向，這就使問題變得很複雜。java 2D很好的解決了這個問題，請看下面的例子。
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawDemo2 extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //繪圖視窗
public Graphics2D comp2D; //繪圖物件
JPanel jPanel1 = new JPanel();//控制元件容器
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
//建構函式
public DrawDemo2() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//控制元件初始化
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(new BorderLayout());
this.setSize(new Dimension(400, 300));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
jPanel1.setLayout(null);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 235, 100, 31));
jButton1.setText("畫線保留");
jButton1.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(150, 235, 100, 30));
jButton2.setText("畫線刪除");
jButton2.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
contentPane.add(jPanel1, BorderLayout.CENTER);
jPanel1.add(jButton1, null);
jPanel1.add(jButton2, null);
}
public static void main(String[] args) {
DrawDemo2 frame=new DrawDemo2();
frame.show();
frame.comp2D=(Graphics2D)frame.contentPane.getGraphics();
frame.comp2D.setBackground(Color.white);
frame.comp2D.clearRect(0,0,401,221);
}
//Overridden so we can exit when window is closed
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
super.processWindowEvent(e);
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
System.exit(0);
}
}
void jButton1_actionPerformed(ActionEvent e){
comp2D.setPaint(Color.red);
Line2D.Float line=newLine2D.Float(1.0f,2.0f,200.0f,220.0f);
comp2D.draw(line);
}
void jButton2_actionPerformed(ActionEvent e) {
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//剪裁
comp2D.setClip(50,50,300,150);
comp2D.setPaint(Color.blue);
Line2D.Float line=newLine2D.Float(1.0f,100.0f,300.0f,220.0f);
comp2D.draw(line);
}
}
第三節 曲線問題的高階應用開發
在jdk尚未支援 2D圖形之前，只可以畫出直的、相同粗細的線條。現在可以通過2D API繪出不同粗細的線條及圓滑的曲線。在java.awt.geom包中提供了Line2D、 QuadCurve2D（二次貝塞爾曲線）及 CubicCurve2D（三次貝塞爾曲線）等相關的類，讓程式設計師能夠輕鬆地繪出想要的線條。
其實繪圖的核心是畫線，下面通過一些例項對一些問題進行深入的討論。
一、直線問題深入研究
樣例：
我們通過一個例子，深入的研究一下繪製直線和折線需要掌握哪些內容。
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawDemo1 extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //繪圖視窗
public Graphics2D comp2D; //繪圖物件
JPanel jPanel1 = new JPanel();//控制元件容器
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
JButton jButton3 = new JButton();
//建構函式
public DrawDemo1() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//控制元件初始化
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(new BorderLayout());
this.setSize(new Dimension(400, 300));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
jPanel1.setLayout(null);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 235, 100, 31));
jButton1.setText("園頭");
jButton1.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(150, 235, 100, 30));
jButton2.setText("方頭");
jButton2.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
jButton3.setBounds(new Rectangle(270, 235, 100, 30));
jButton3.setText("封閉");
jButton3.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton3_actionPerformed(e);
}
});
contentPane.add(jPanel1, BorderLayout.CENTER);
jPanel1.add(jButton1, null);
jPanel1.add(jButton2, null);
jPanel1.add(jButton3, null);
}
public static void main(String[] args) {
DrawDemo1 frame=new DrawDemo1();
frame.show();
frame.comp2D=(Graphics2D)frame.contentPane .getGraphics();
frame.comp2D.setBackground(Color.white);
frame.comp2D.clearRect(0,0,401,221);
}
//Overridden so we can exit when window is closed
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
super.processWindowEvent(e);
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
System.exit(0);
}
}
int Xs1[]={10,60,120,200,260,340};
int Ys1[]={10,200,120,180,60,130};
void jButton1_actionPerformed(ActionEvent e){
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//筆寬度
float thick = 10f;
//設定筆刷
//園頭園連線
comp2D.setStroke(new BasicStroke(thick,
BasicStroke.CAP_ROUND, BasicStroke.JOIN_ROUND));
comp2D.setPaint(Color.red);
//通過該方法使圖形去除鋸齒狀
comp2D.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
comp2D.drawPolyline(Xs1,Ys1,Xs1.length);
}
void jButton2_actionPerformed(ActionEvent e) {
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//筆寬度
float thick = 10f;
//設定筆刷
//方頭方連線
comp2D.setStroke(new BasicStroke(thick,
BasicStroke.CAP_SQUARE, BasicStroke.CAP_SQUARE));
comp2D.setPaint(Color.blue);
//通過該方法使圖形去除鋸齒狀
//comp2D.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
// RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
comp2D.drawPolyline(Xs1,Ys1,Xs1.length);
}
void jButton3_actionPerformed(ActionEvent e) {
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//筆寬度
float thick = 1f;
//設定筆刷
//方頭方連線
comp2D.setStroke(new BasicStroke(thick,
BasicStroke.CAP_SQUARE, BasicStroke.CAP_SQUARE));
comp2D.setPaint(Color.blue);
//通過該方法使圖形去除鋸齒狀
//comp2D.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
// RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
//畫封閉線
comp2D.drawPolygon(Xs1,Ys1,Xs1.length);
}
}
二、貝塞爾(Bezier)曲線
java 2D提供的QuadCurve2D（二次貝塞爾曲線）及 CubicCurve2D（三次貝塞爾曲線）等相關的類，可以很容易的畫出貝賽爾曲線。
QuadCurve2D為三個資料，中間一個為控制點。
CubicCurve2D為四個資料，中間兩個為控制點。
樣例：
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawDemo1 extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //繪圖視窗
public Graphics2D comp2D; //繪圖物件
JPanel jPanel1 = new JPanel();//控制元件容器
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
//建構函式
public DrawDemo1() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//控制元件初始化
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(new BorderLayout());
this.setSize(new Dimension(400, 300));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
jPanel1.setLayout(null);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 235, 150, 31));
jButton1.setText("二階貝塞爾");
jButton1.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(200, 235, 150, 30));
jButton2.setText("三階貝塞爾");
jButton2.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
contentPane.add(jPanel1, BorderLayout.CENTER);
jPanel1.add(jButton1, null);
jPanel1.add(jButton2, null);
}
public static void main(String[] args) {
DrawDemo1 frame=new DrawDemo1();
frame.show();
frame.comp2D=(Graphics2D)frame.contentPane.getGraphics();
frame.comp2D.setBackground(Color.white);
frame.comp2D.clearRect(0,0,401,221);
}
//Overridden so we can exit when window is closed
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
super.processWindowEvent(e);
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
System.exit(0);
}
}
void jButton1_actionPerformed(ActionEvent e){
double[] x1={50,180,300};
double[] y1={100,190,100};
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//筆寬度
float thick = 1f;
comp2D.setPaint(Color.red);
QuadCurve2D.Double qc=new QuadCurve2D.Double();
qc.setCurve(x1[0],y1[0],x1[1],y1[1],x1[2],y1[2]);
comp2D.draw(qc);
comp2D.drawLine((int)x1[1]-5,(int)y1[1],(int)x1[1]+5,(int)y1[1]);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1]-5,(int)x1[1],(int)y1[1]+5);
comp2D.setPaint(Color.blue);
x1[1]=180;
y1[1]=30;
qc.setCurve(x1[0],y1[0],x1[1],y1[1],x1[2],y1[2]);
comp2D.draw(qc);
comp2D.drawLine((int)x1[1]-5,(int)y1[1],(int)x1[1]+5,(int)y1[1]);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1]-5,(int)x1[1],(int)y1[1]+5);
}
void jButton2_actionPerformed(ActionEvent e) {
double[] x1={50,80,200,300};
double[] y1={100,70,190,100};
comp2D.clearRect(0,0,401,221);
//筆寬度
float thick = 1f;
comp2D.setPaint(Color.red);
CubicCurve2D.Double qc=newCubicCurve2D.Double();
qc.setCurve(x1[0],y1[0],x1[1],y1[1],x1[2],y1[2],x1[3],y1[3]);
comp2D.draw(qc);
comp2D.drawLine((int)x1[1]-5,(int)y1[1],(int)x1[1]+5,(int)y1[1]);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1]-5,(int)x1[1],(int)y1[1]+5);
comp2D.drawLine((int)x1[2]-5,(int)y1[2],(int)x1[2]+5,(int)y1[2]);
comp2D.drawLine((int)x1[2],(int)y1[2]-5,(int)x1[2],(int)y1[2]+5);
float dash1[] = {10.0f};
//畫虛線
BasicStroke dashed = new BasicStroke(1.0f,
BasicStroke.CAP_BUTT,
BasicStroke.JOIN_MITER,
10.0f, dash1, 0.0f);
comp2D.setStroke(dashed);
comp2D.setPaint(Color.darkGray);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1],(int)x1[2],(int)y1[2]);
//畫實線
BasicStroke stroke = newBasicStroke(1.0f);
comp2D.setStroke(stroke);
comp2D.setPaint(Color.blue);
x1[1]=180;
y1[1]=70;
x1[2]=80;
y1[2]=190;
qc.setCurve(x1[0],y1[0],x1[1],y1[1],x1[2],y1[2],x1[3],y1[3]);
comp2D.draw(qc);
comp2D.drawLine((int)x1[1]-5,(int)y1[1],(int)x1[1]+5,(int)y1[1]);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1]-5,(int)x1[1],(int)y1[1]+5);
comp2D.drawLine((int)x1[2]-5,(int)y1[2],(int)x1[2]+5,(int)y1[2]);
comp2D.drawLine((int)x1[2],(int)y1[2]-5,(int)x1[2],(int)y1[2]+5);
comp2D.setStroke(dashed);
comp2D.setPaint(Color.darkGray);
comp2D.drawLine((int)x1[1],(int)y1[1],(int)x1[2],(int)y1[2]);
comp2D.setStroke(stroke);
}
}
三、自定義樣條曲線程式設計
當我們需要平滑多個數據樣本點的時候，貝塞爾曲線就不能滿足要求了，為此，可以採用最早由美國“波音”飛機制造公司提出來的樣條曲線來完成，這種曲線所以稱之為樣條，是因為它模擬了造船業中的放樣原理。
樣條曲線的數學原理請參考計算機圖形學，這裡給出的是由java編寫的三次樣條曲線的例子。曲線平滑的原則是，必須通過所有的樣本點，另外，不論有多少樣本點，曲線的階次最大為三次，所以是穩定的。
這裡我們可以看出來，程式設計的生命是什麼呢？數學！這是程式設計著的生命所在。語言只是一種規範或者是一個工具，要真正寫出好的程式，沒有深厚的數學功底，是萬萬不可能的。
樣例：
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.geom.*;
public class DrawCurve extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //繪圖視窗
JPanel jPanel1 = new JPanel();//控制元件容器
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
JButton jButton3 = new JButton();
GraphicsCurve gracu;
//建構函式
public DrawCurve() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//控制元件初始化
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(new BorderLayout());
this.setSize(new Dimension(500,400));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
jPanel1.setLayout(null);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 310, 100, 31));
jButton1.setText("直線");
jButton1.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(150, 310, 100, 30));
jButton2.setText("樣條曲線");
jButton2.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
jButton3.setBounds(new Rectangle(270, 310, 100, 30));
jButton3.setText("粗線條");
jButton3.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton3_actionPerformed(e);
}
});
contentPane.add(jPanel1, BorderLayout.CENTER);
jPanel1.add(jButton1, null);
jPanel1.add(jButton2, null);
jPanel1.add(jButton3, null);
gracu=new GraphicsCurve();
}
public static void main(String[] args) {
DrawCurve frame=new DrawCurve();
frame.show();
frame.gracu.myGraphics=(Graphics2D)frame.contentPane.getGraphics();
frame.gracu.myGraphics.setBackground(Color.white);
frame.gracu.myGraphics.clearRect(0,0,500,300);
}
//Overridden so we can exit when window is closed
protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {
super.processWindowEvent(e);
if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
System.exit(0);
}
}
int Xs1[]={10,60,120,200,260,340};
int Ys1[]={10,200,120,180,60,130};
//畫折線
void jButton1_actionPerformed(ActionEvent e){
gracu.myGraphics.setPaint(Color.blue);
gracu.myGraphics.drawPolyline(Xs1,Ys1,Xs1.length);
}
//畫樣條
void jButton2_actionPerformed(ActionEvent e) {
gracu.myGraphics.setPaint(Color.red);
gracu.DrawCurves(Xs1,Ys1);
}
//畫粗線
void jButton3_actionPerformed(ActionEvent e) {
//筆寬度
float thick = 10f;
//設定筆刷
//方頭園連線
//gracu.myGraphics.setStroke(newBasicStroke(thick, BasicStroke.CAP_SQUARE, BasicStroke.JOIN_ROUND));
//園頭園連線
gracu.myGraphics.setStroke(newBasicStroke(thick, BasicStroke.CAP_ROUND, BasicStroke.JOIN_ROUND));
gracu.myGraphics.setPaint(Color.blue);
//通過該方法使圖形去除鋸齒狀
gracu.myGraphics.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING,
RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
gracu.myGraphics.drawPolyline(Xs1,Ys1,Xs1.length);
}
}
class GraphicsCurve
{
//繪圖物件
public Graphics2D myGraphics;
public GraphicsCurve()
{
}
public GraphicsCurve(Graphics2Dgraphics)
{
this.myGraphics=graphics;
}
//引數表
//x陣列，y陣列，筆刷
public void DrawCurves(int[] xa,int[]ya)
{
int[] x, y;
double[] a, b, c;
double[] px, py, qx, qy, tt;
double[] dx, dy;
int px1,py1,px2,py2;
x=xa;
y=ya;
px1=x[0];
py1=y[0];
int n=x.length;
a=new double[n];
b=new double[n];
c=new double[n];
px=new double[n];
py=new double[n];
qx=new double[n];
qy=new double[n];
tt=new double[n];
dx=new double[n];
dy=new double[n];
int i, t, es;
double bx3, bx4, by3, by4, cx, cy;
bx4 = 0;
by3 = 0;
es = 3;
px[0] = 1;
py[0] = 1;
px[n-1] = 1;
py[n-1] = 1;
if (n>1)
{
for (i = 1;i<n;i++)
tt[i] = Math.sqrt((x[i] - x[i - 1]) * (x[i] - x[i - 1]) + (y[i] - y[i - 1]) *(y[i] - y[i - 1]));
switch(n)
{
case 2:
break;
case 3:
for (i = 1;i<n - 1;i++)
{
a[i] = 2 * (tt[i] + tt[i + 1]);
b[i] = tt[i + 1];
c[i] = tt[i];
dx[i] = 3 * (tt[i] * (x[i + 1] - x[i]) / tt[i + 1] + tt[i + 1] * (x[i] - x[i -1]) / tt[i]);
dy[i] = 3 * (tt[i] * (y[i + 1] - y[i]) / tt[i + 1] + tt[i + 1] * (y[i] - y[i -1]) / tt[i]);
}
dx[1] = dx[1] - tt[2] * px[0];
dx[n - 2] = dx[n - 2] - tt[n - 2] * px[n-1];
dy[1] = dy[1] - tt[2] * py[0];
dy[n - 2] = dy[n - 2] - tt[n - 2] * py[n-1];
//注意，這是n=3的情況專有計算
px[1] = dx[1] / a[1];
py[1] = dy[1] / a[1];
break;
default:
for (i = 1;i<n - 1;i++)
{
a[i] = 2 * (tt[i] + tt[i + 1]);
b[i] = tt[i + 1];
c[i] = tt[i];
dx[i] = 3 * (tt[i] * (x[i + 1] - x[i]) / tt[i + 1] + tt[i + 1] * (x[i] - x[i -1]) / tt[i]);
dy[i] = 3 * (tt[i] * (y[i + 1] - y[i]) / tt[i + 1] + tt[i + 1] * (y[i] - y[i -1]) / tt[i]);
}
dx[1] = dx[1] - tt[2] * px[0];
dx[n - 2] = dx[n - 2] - tt[n - 2] * px[n-1];
dy[1] = dy[1] - tt[2] * py[0];
dy[n - 2] = dy[n - 2] - tt[n - 2] * py[n-1];
c[1] = c[1]/ a[1];
for (i = 2 ;i< n - 1;i++)
{
a[i] = a[i] - b[i] * c[i - 1];
c[i] = c[i] / a[i];
}
qx[1] = dx[1] / a[1];
qy[1] = dy[1] / a[1];
for (i = 2 ;i< n - 1;i++)
{
qx[i] = (dx[i] - b[i] * qx[i - 1]) / a[i];
qy[i] = (dy[i] - b[i] * qy[i - 1]) / a[i];
}
px[n - 2] = qx[n - 2];
py[n - 2] = qy[n - 2];
for (i = n - 3;i>=1;i--)
{
px[i] = qx[i] - c[i] * px[i + 1];
py[i] = qy[i] - c[i] * py[i + 1];
}
break;
}
for (i = 0 ;i< n - 1;i++)
{
bx3 = (3 * (x[i + 1] - x[i]) / tt[i + 1] - 2 * px[i] - px[i + 1]) / tt[i +1];
bx4 = ((2 * (x[i] - x[i + 1]) / tt[i + 1] + px[i] + px[i + 1]) / tt[i + 1]) /tt[i + 1];
by3 = (3 * (y[i + 1] - y[i]) / tt[i + 1] - 2 * py[i] - py[i + 1]) / tt[i +1];
by4 = ((2 * (y[i] - y[i + 1]) / tt[i + 1] + py[i] + py[i + 1]) / tt[i + 1]) /tt[i + 1];
t = 0;
while (t < tt[i + 1])
{
t = t + es;
cx = x[i] + (px[i] + (bx3 + bx4 * t) * t) * t;
cy = y[i] + (py[i] + (by3 + by4 * t) * t) * t;
px2 = (int)cx;
py2 = (int)cy;
myGraphics.drawLine(px1,py1,px2,py2);
px1 = px2;
py1 = py2;
}
}
}
}
}
四、使用者資料的曲線顯示
當需要用曲線表達資料的時候，我們雖然可以使用由廠家提供的“圖表”元件，但更多的還是需要自己編寫的，請仔細研究下面的程式，當對圖表設計有更深入的理解。
下面的例子，我們構造一個專門處理使用者資料的類，在這個類裡，實現了使用者座標和螢幕座標的轉換，同時給出了一個自動繪製座標的方法。我們也直接使用了上面我們討論過的樣條曲線的類實現資料平滑。例子中的資料可以來自於資料庫或其它任何地方，仔細的研究這個例子，可以看出只要我們開動腦筋，把java強大的功能和我們對問題的理解結合在一起，就可以寫出多麼靈活多變的程式來呀！
樣例：
package myDrawDemo;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import javax.swing.event.*;
import java.awt.geom.*;
public class DataDrawDemo extends JFrame
{
public JPanel contentPane; //控制元件容器
JPanel jPanel1 = new JPanel();//繪圖控制元件
JButton jButton1 = new JButton();
JButton jButton2 = new JButton();
JButton jButton3 = new JButton();
JButton jButton4 = new JButton();
JButton jButton5 = new JButton();
JButton jButton6 = new JButton();
JButton jButton7 = new JButton();
JButton jButton8 = new JButton();
JButton jButton9 = new JButton();
JButton jButton10 = new JButton();
JTextField jText1=new JTextField();
JTextField jText2=new JTextField();
boolean kcu=true;
//使用者座標轉換物件
myGraphicsData mp=new myGraphicsData();
//曲線轉換物件
GraphicsCurve gracu=new GraphicsCurve();
//視窗範圍
double wx1,wx2,wy1,wy2;
//建構函式
public DataDrawDemo() {
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);
try {
jbInit();
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//初始化程式碼
private void jbInit() throws Exception {
contentPane = (JPanel) this.getContentPane();
contentPane.setLayout(null);
this.setSize(new Dimension(650, 500));
this.setTitle("Frame Title");
//contentPane.setSize(400,240);
//jPanel1.setLayout(null);
jPanel1.setBounds(0,90,650,420);
jButton1.setBounds(new Rectangle(30, 20, 80, 25));
jButton1.setText("開始");
jButton1.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton1_actionPerformed(e);
}
});
jButton2.setBounds(new Rectangle(120, 20, 80, 25));
jButton2.setText("左移");
jButton2.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton2_actionPerformed(e);
}
});
jButton3.setBounds(new Rectangle(210, 20, 80, 25));
jButton3.setText("右移");
jButton3.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton3_actionPerformed(e);
}
});
jButton4.setBounds(new Rectangle(300, 20, 80, 25));
jButton4.setText("上移");
jButton4.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton4_actionPerformed(e);
}
});
jButton5.setBounds(new Rectangle(390, 20, 80, 25));
jButton5.setText("下移");
jButton5.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton5_actionPerformed(e);
}
});
jButton6.setBounds(new Rectangle(120, 50, 80, 25));
jButton6.setText("X擴");
jButton6.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton6_actionPerformed(e);
}
});
jButton7.setBounds(new Rectangle(210, 50, 80, 25));
jButton7.setText("X縮");
jButton7.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton7_actionPerformed(e);
}
});
jButton8.setBounds(new Rectangle(300, 50, 80, 25));
jButton8.setText("Y擴");
jButton8.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton8_actionPerformed(e);
}
});
jButton9.setBounds(new Rectangle(390, 50, 80, 25));
jButton9.setText("Y縮");
jButton9.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton9_actionPerformed(e);
}
});
//樣條控制
jButton10.setBounds(new Rectangle(30, 50, 80, 25));
jButton10.setText("樣條");
jButton10.addActionListener(newjava.awt.event.ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e){
jButton10_actionPerformed(e);
}
});
jText1.setBounds(new Rectangle(490, 20, 120, 20));
jText1.setText("");
jText2.setBounds(new Rectangle(490, 50, 120, 20));
jText2.setText("");
//滑鼠按下偵聽器
jPanel1.addMouseListener(newjava.awt.event.MouseAdapter(){
public void mousePressed(MouseEvent e){
JPanel_mousePressed(e);
}
});
//滑鼠拖動偵聽器
jPanel1.addMouseMotionListener(newjava.awt.event.MouseMotionAdapter(){
public void mouseDragged(MouseEvente){
JPanel_mouseDragged(e);
}
});
//滑鼠釋放偵聽器
jPanel1.addMouseListener(new