資料介紹
Java是目前最優(yōu)秀的軟件開發(fā)語言之一,由于其結(jié)構(gòu)簡單、面向?qū)ο蟆⒖缙脚_等優(yōu)越特性使它具有極強的生存力,并得到了廣泛的應用。基于Java的圖形用戶界面(GUI)中,AWT是Java提供的用來建立和設置Java圖形用戶界面的第一代開發(fā)工具。AWT由java.awt包提供,其中包含了許多可以用來建立與平臺無關(guān)的GUI類。由于AWT組件占有系統(tǒng)資源較多,常把java.awt組件稱為重量級組件。Java Swing是Java Foundation Classes(JFC)的一部分,解決了AWT的很多缺點,相對于AWT,Swing是輕量級組件。Swing提供了許多比AWT更好的屏幕顯示元素,使用純Java寫成,與Java一樣可以跨平臺運行[1]。
圖形用戶界面(GUI)借助于多種組件,包括菜單、按鈕、文本框、選擇框、列表框等,通過相應的事件處理機制,實現(xiàn)與用戶的動態(tài)交互。
1 圖形用戶界面的建立
1.1 創(chuàng)建GUI窗口
javax.swing.JFrame類是用來建立用戶界面的底層窗口容器,能夠容納其他組件的對象,如標簽、按鈕、文本組件等。JFrame類提供的add()方法把不同的組件添加到容器中,通過容器類的setLayout()方法可以設定容器的布局,安排各種組件在容器中。
使用JFrame類創(chuàng)建GUI窗口的基本步驟如下:用JFrame類或其子類創(chuàng)建一個對象即窗體;設置窗口的部分屬性,如標題、寬度、高度、可見性、圖標等;添加內(nèi)容面板、組件;編寫事件處理方法;組件添加事件監(jiān)聽。
1.2 Java事件處理
在Java中,程序與用戶的交互通過響應各種事件來實現(xiàn)。每當一個事件發(fā)生,Java虛擬機就會將事件的消息傳遞給程序,由程序中的事件處理方法對事件進行處理。Java通過委托型事件處理機制來解決對事件的響應。
事件處理機制可表述如下[2]:事件源對象封裝了事件源、組件狀態(tài)等必要信息;當事件源對象發(fā)生改變時,向它所注冊的所有監(jiān)聽器發(fā)出通知,各監(jiān)聽器判斷事件類型是否為自己管轄范圍,若是,則通知給該監(jiān)聽器的執(zhí)行器,執(zhí)行器從事件中獲取事件信息,并執(zhí)行相應函數(shù),改變組件的狀態(tài)。
1.3 傳統(tǒng)創(chuàng)建窗口和事件處理的局限性
在傳統(tǒng)的GUI創(chuàng)建過程中,存在一些局限性。
(1)組件創(chuàng)建、添加都采用硬編碼方式,造成程序的過度耦合。
(2)如果窗體中有很多組件,組件要添加注冊監(jiān)聽,則在代碼中看到很多重復注冊監(jiān)聽的代碼,而這些注冊監(jiān)聽的代碼都與界面本身設計無關(guān),組件與事件之間的映射關(guān)系將會很混亂。
(3)事件處理方法定義在別的類中,無法得到窗體及其組件的引用,只能得到事件源,而無法改變其他組件的狀態(tài);或者把事件處理與窗體設計放在一起,這樣程序的可維護性又不好。
(4)不利于代碼重用,基于MVC的思想,應該把事件處理方法分離出來;在需要修改事件處理代碼時,就無需修改界面本身的源代碼。
2 圖形用戶界面設計的改進
2.1 控制反轉(zhuǎn)(IOC)
IOC就是控制反轉(zhuǎn)[3](Inversion of Control)的縮寫,也稱為依賴注入,控制反轉(zhuǎn)IOC是一種用于控制業(yè)務對象之間依賴關(guān)系的機制,將其設計的類與類之間的關(guān)系都交由外部容器進行管理,僅需調(diào)用類在容器中注冊的名字就可以得到類的實例,有效降低了業(yè)務對象之間的依賴程度,實現(xiàn)了業(yè)務對象之間的松散耦合。
IOC的實際意義就是把組件之間的依賴關(guān)系(調(diào)用關(guān)系)反轉(zhuǎn)出來,對象之前的依賴關(guān)系用xml配置文件描述;這樣,各個組件之間就不存在硬編碼的關(guān)聯(lián),任何組件都可以最大程度地得到重用。
考慮如下接口和類的定義:
public interface ICar{void operate();}
public class Toyota implements ICar{…}
public class Honda implements ICar{…}
public class Driver{
private ICar car;
public void setCar(ICar car){this.car = car;}
public ICar getCar(){return car;}
public void drive(){car.operator();}
}
類Driver依賴于ICar,而類Toyota和Honda實現(xiàn)了接口ICar,即類Driver可以依賴于Toyota或Honda。
運用了IOC模式后就不再需要自己管理組件之間的依賴關(guān)系,只需要聲明由xml配置文件描述去實現(xiàn)這種依賴關(guān)系,就好像把對組件之間的依賴關(guān)系的控制進行了倒置,不再由組件自己來建立這種依賴關(guān)系而是交給xml配置文件去管理。
2.2 設計的改進
在改進的GUI編程中,把窗體中組件的創(chuàng)建、組件的外觀設置和組件觸發(fā)事件時執(zhí)行什么方法,不是以硬編碼的方式組合在一起,而是通過配置文件來配置。這樣開發(fā)人員無須關(guān)心組件的創(chuàng)建、組件的樣式設置、事件的監(jiān)聽與實現(xiàn),只需要設置相應的get、set方法來存取組件、屬性等,事件處理方法能在任意類中實現(xiàn),方法名可以自定義,并且在其他類中能夠得到窗體對象及其組件的引用。當組件的樣式發(fā)生改變時,只需改動配置文件即可。
該改進設計通過配置文件,并利用控制反轉(zhuǎn)和Java反射機制得以實現(xiàn),這就需要有框架和良好的設計。
3 框架運行機理
框架中各組成部分在運行過程中的調(diào)用關(guān)系如圖1所示。
當程序入口啟動時,框架解析bean-config.xml文件;組件工廠類根據(jù)xml配置文件創(chuàng)建各種組件對象;組件外觀設置類查找xml文件為每個組件設置相應的外觀;事件監(jiān)聽器類查找xml文件為每個組件添加對應的事件監(jiān)聽器;事件執(zhí)行類查找xml文件為每個組件設置事件觸發(fā)時執(zhí)行的方法;最后還需要一個保存窗體對象的類。
圖形用戶界面(GUI)借助于多種組件,包括菜單、按鈕、文本框、選擇框、列表框等,通過相應的事件處理機制,實現(xiàn)與用戶的動態(tài)交互。
1 圖形用戶界面的建立
1.1 創(chuàng)建GUI窗口
javax.swing.JFrame類是用來建立用戶界面的底層窗口容器,能夠容納其他組件的對象,如標簽、按鈕、文本組件等。JFrame類提供的add()方法把不同的組件添加到容器中,通過容器類的setLayout()方法可以設定容器的布局,安排各種組件在容器中。
使用JFrame類創(chuàng)建GUI窗口的基本步驟如下:用JFrame類或其子類創(chuàng)建一個對象即窗體;設置窗口的部分屬性,如標題、寬度、高度、可見性、圖標等;添加內(nèi)容面板、組件;編寫事件處理方法;組件添加事件監(jiān)聽。
1.2 Java事件處理
在Java中,程序與用戶的交互通過響應各種事件來實現(xiàn)。每當一個事件發(fā)生,Java虛擬機就會將事件的消息傳遞給程序,由程序中的事件處理方法對事件進行處理。Java通過委托型事件處理機制來解決對事件的響應。
事件處理機制可表述如下[2]:事件源對象封裝了事件源、組件狀態(tài)等必要信息;當事件源對象發(fā)生改變時,向它所注冊的所有監(jiān)聽器發(fā)出通知,各監(jiān)聽器判斷事件類型是否為自己管轄范圍,若是,則通知給該監(jiān)聽器的執(zhí)行器,執(zhí)行器從事件中獲取事件信息,并執(zhí)行相應函數(shù),改變組件的狀態(tài)。
1.3 傳統(tǒng)創(chuàng)建窗口和事件處理的局限性
在傳統(tǒng)的GUI創(chuàng)建過程中,存在一些局限性。
(1)組件創(chuàng)建、添加都采用硬編碼方式,造成程序的過度耦合。
(2)如果窗體中有很多組件,組件要添加注冊監(jiān)聽,則在代碼中看到很多重復注冊監(jiān)聽的代碼,而這些注冊監(jiān)聽的代碼都與界面本身設計無關(guān),組件與事件之間的映射關(guān)系將會很混亂。
(3)事件處理方法定義在別的類中,無法得到窗體及其組件的引用,只能得到事件源,而無法改變其他組件的狀態(tài);或者把事件處理與窗體設計放在一起,這樣程序的可維護性又不好。
(4)不利于代碼重用,基于MVC的思想,應該把事件處理方法分離出來;在需要修改事件處理代碼時,就無需修改界面本身的源代碼。
2 圖形用戶界面設計的改進
2.1 控制反轉(zhuǎn)(IOC)
IOC就是控制反轉(zhuǎn)[3](Inversion of Control)的縮寫,也稱為依賴注入,控制反轉(zhuǎn)IOC是一種用于控制業(yè)務對象之間依賴關(guān)系的機制,將其設計的類與類之間的關(guān)系都交由外部容器進行管理,僅需調(diào)用類在容器中注冊的名字就可以得到類的實例,有效降低了業(yè)務對象之間的依賴程度,實現(xiàn)了業(yè)務對象之間的松散耦合。
IOC的實際意義就是把組件之間的依賴關(guān)系(調(diào)用關(guān)系)反轉(zhuǎn)出來,對象之前的依賴關(guān)系用xml配置文件描述;這樣,各個組件之間就不存在硬編碼的關(guān)聯(lián),任何組件都可以最大程度地得到重用。
考慮如下接口和類的定義:
public interface ICar{void operate();}
public class Toyota implements ICar{…}
public class Honda implements ICar{…}
public class Driver{
private ICar car;
public void setCar(ICar car){this.car = car;}
public ICar getCar(){return car;}
public void drive(){car.operator();}
}
類Driver依賴于ICar,而類Toyota和Honda實現(xiàn)了接口ICar,即類Driver可以依賴于Toyota或Honda。
運用了IOC模式后就不再需要自己管理組件之間的依賴關(guān)系,只需要聲明由xml配置文件描述去實現(xiàn)這種依賴關(guān)系,就好像把對組件之間的依賴關(guān)系的控制進行了倒置,不再由組件自己來建立這種依賴關(guān)系而是交給xml配置文件去管理。
2.2 設計的改進
在改進的GUI編程中,把窗體中組件的創(chuàng)建、組件的外觀設置和組件觸發(fā)事件時執(zhí)行什么方法,不是以硬編碼的方式組合在一起,而是通過配置文件來配置。這樣開發(fā)人員無須關(guān)心組件的創(chuàng)建、組件的樣式設置、事件的監(jiān)聽與實現(xiàn),只需要設置相應的get、set方法來存取組件、屬性等,事件處理方法能在任意類中實現(xiàn),方法名可以自定義,并且在其他類中能夠得到窗體對象及其組件的引用。當組件的樣式發(fā)生改變時,只需改動配置文件即可。
該改進設計通過配置文件,并利用控制反轉(zhuǎn)和Java反射機制得以實現(xiàn),這就需要有框架和良好的設計。
3 框架運行機理
框架中各組成部分在運行過程中的調(diào)用關(guān)系如圖1所示。
當程序入口啟動時,框架解析bean-config.xml文件;組件工廠類根據(jù)xml配置文件創(chuàng)建各種組件對象;組件外觀設置類查找xml文件為每個組件設置相應的外觀;事件監(jiān)聽器類查找xml文件為每個組件添加對應的事件監(jiān)聽器;事件執(zhí)行類查找xml文件為每個組件設置事件觸發(fā)時執(zhí)行的方法;最后還需要一個保存窗體對象的類。
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