明輝手游網(wǎng)中心:是一個免費提供流行視頻軟件教程、在線學(xué)習(xí)分享的學(xué)習(xí)平臺!

Java桌面應(yīng)用程序設(shè)計

[摘要]Java語言的聲望和它在桌面應(yīng)用程序(GUI程序)所取得的成就顯然極不相符,至今仍然很少能看到非常成功Java桌面程序。雖然有JBuilder,Netbean,JProbe等大型軟件作為代表,但這仍不能證明Java的GUI程序是成功的:它們的外觀總是和同一操作系統(tǒng)平臺下的其它軟件顯得格格不入。對機...
Java語言的聲望和它在桌面應(yīng)用程序(GUI程序)所取得的成就顯然極不相符,至今仍然很少能看到非常成功Java桌面程序。雖然有JBuilder,Netbean,JProbe等大型軟件作為代表,但這仍不能證明Java的GUI程序是成功的:它們的外觀總是和同一操作系統(tǒng)平臺下的其它軟件顯得格格不入。對機器配置的需求也似乎永無止境,這使得它們只能被一些總是擁有當前最高性能PC的程序員們所容忍,或是那些不在乎金錢和時間的專業(yè)用戶所接受。對絕大多數(shù)計算機使用者來說,AWT或SWING代表著怪異的界面和無法接受的速度。Standard Widget Toolkit(SWT)或許是Java這一噩夢的終結(jié)者,廣大Java程序員終于可以開發(fā)出高效率的GUI程序,它們擁有標準的外觀,幾乎沒有人能看出你的程序是用Java寫出來的,更為重要的是,這些程序是跨平臺的。

  SWT本身僅僅是Eclipse組織為了開發(fā)Eclipse IDE環(huán)境所編寫的一組底層圖形界面 API;蛟S是無心插柳,或是有意為之,至今為止,SWT無論是在性能和外觀上,都超越了SUN公司提供的AWT和SWING。目前Eclipse IDE已經(jīng)開發(fā)到了2.1版本,SWT已經(jīng)十分穩(wěn)定。這里指的穩(wěn)定應(yīng)該包含兩層意思:

  一是指性能上的穩(wěn)定,其中的關(guān)鍵是源于SWT的設(shè)計理念。SWT最大化了操作系統(tǒng)的圖形構(gòu)件API,就是說只要操作系統(tǒng)提供了相應(yīng)圖形的構(gòu)件,那么SWT只是簡單應(yīng)用JNI技術(shù)調(diào)用它們,只有那些操作系統(tǒng)中不提供的構(gòu)件,SWT才自己去做一個模擬的實現(xiàn)?梢钥闯鯯WT的性能上的穩(wěn)定大多時候取決于相應(yīng)操作系統(tǒng)圖形構(gòu)件的穩(wěn)定性。

  另一個穩(wěn)定是指SWT API包中的類、方法的名稱和結(jié)構(gòu)已經(jīng)少有改變,程序員不用擔心由于Eclipse組織開發(fā)進度很快(Eclipse IDE每天都會有一個Nightly版本的發(fā)布),而導(dǎo)致自己的程序代碼變化過大。從一個版本的SWT更新至另一版本,通常只需要簡單將SWT包換掉就可以了。

  第一個SWT程序

  下面讓我們開始一個SWT程序。(注意:以下的例子和說明主要針對Windows平臺,其它的操作系統(tǒng)應(yīng)該大同小異)。首先要在Eclipse安裝文件中找到SWT包,Eclipse組織并不提供單獨的SWT包下載,必須下載完整的Eclipse開發(fā)環(huán)境才能得到SWT包。SWT是作為Eclipse開發(fā)環(huán)境的一個插件形式存在,可以在${你的eclipse安裝路徑}\plugins路徑下的眾多子目錄下去搜索SWT.JAR文件,在找到的JAR文件中包含了SWT全部的Java類文件。因為SWT應(yīng)用了JNI技術(shù),因此同時也要找到相對應(yīng)的JNI本地化庫文件,由于版本和操作平臺的不同,本地化庫文件的名稱會有些差別,比如SWT-WIN32-2116.DLL是Window平臺下Eclipse Build 2116的動態(tài)庫,而在Unix平臺相應(yīng)版本的庫文件的擴展名應(yīng)該是.so,等等。注意的是,Eclipse是一個開放源代碼的項目,因此你也可以在這些目錄中找到SWT的源代碼,相信這會對開發(fā)很有幫助。下面是一段打開空窗口的代碼(只有main方法)。

  import com.e2one.example;
  public class OpenShell{
  public static void main(String [] args) {
  Display display = new Display();
  Shell shell = new Shell(display);
  shell.open();
  // 開始事件處理循環(huán),直到用戶關(guān)閉窗口
  while (!shell.isDisposed()) {
   if (!display.readAndDispatch())
    display.sleep();
  }
  display.dispose();
  }
  }

  確信在CLASSPATH中包括了SWT.JAR文件,先用Javac編譯例子程序。編譯無錯后可運行java -Djava.library.path=${你的SWT本地庫文件所在路徑} com.e2one.example.OpenShell,比如SWT-WIN32-2116.DLL件所在的路徑是C:\swtlib,運行的命令應(yīng)該是java -Djava.library.path=c:\swtlib com.e2one.example.OpenShell。成功運行后,系統(tǒng)會打開了一個空的窗口。

  剖析SWT API

  下面再讓我們進一步分析SWT API的組成。所有的SWT類都用org.eclipse.swt做為包的前綴,下面為了簡化說明,我們用*號代表前綴org.eclipse.swt,比如*.widgets包,代表的是org.eclipse.swt.widgets包。

  我們最常用的圖形構(gòu)件基本都被包括在*.widgets包中,比如Button,Combo,Text,Label,Sash,Table等等。其中兩個最重要的構(gòu)件當數(shù)Shell和Composite。Shell相當于應(yīng)用程序的主窗口框架,上面的例子代碼中就是應(yīng)用Shell構(gòu)件打開一個空窗口。Composite相當于SWING中的Panel對象,充當著構(gòu)件容器的角色,當我們想在一個窗口中加入一些構(gòu)件時,最好到使用Composite作為其它構(gòu)件的容器,然后再去*.layout包找出一種合適的布局方式。SWT對構(gòu)件的布局也采用了SWING或AWT中Layout和Layout Data結(jié)合的方式,在*.layout包中可以找到四種Layout和與它們相對應(yīng)的布局結(jié)構(gòu)對象(Layout Data)。在*.custom包中,包含了對一些基本圖形構(gòu)件的擴展,比如其中的CLabel,就是對標準Label構(gòu)件的擴展,上面可以同時加入文字和圖片,也可以加邊框。StyledText是Text構(gòu)件的擴展,它提供了豐富的文本功能,比如對某段文字的背景色、前景色或字體的設(shè)置。在*.custom包中也可找到一個新的StackLayout布局方式。

  SWT對用戶操作的響應(yīng),比如鼠標或鍵盤事件,也是采用了AWT和SWING中的Observer模式,在*.event包中可以找到事件監(jiān)聽的Listener接口和相應(yīng)的事件對象,例如常用的鼠標事件監(jiān)聽接口MouseListener,MouseMoveListener和MouseTrackListener,及對應(yīng)的事件對象MouseEvent。

  *.graphics包中可以找到針對圖片、光標、字體或繪圖的API。比如可通過Image類調(diào)用系統(tǒng)中不同類型的圖片文件。通過GC類實現(xiàn)對圖片、構(gòu)件或顯示器的繪圖功能。

  對不同平臺,Eclipse還開發(fā)了一些富有針對性的API。例如,在Windows平臺,可以通過*.ole.win32包很容易的調(diào)用ole控件,這使Java程序內(nèi)嵌IE瀏覽器或Word、Excel等程序成為可能!

  更復(fù)雜的程序

  下面讓我們展示一個比上面例子更加復(fù)雜一些的程序。這個程序擁有一個文本框和一個按鍵,當用戶點擊按鍵的時候,文本框顯示一句歡迎信息。

  為了文本框和按鍵有比較合理的大小和布局,這里采用了GradLayout布局方式。這種布局是SWT中最常用也是最強大的布局方式,幾乎所有的格式都可能通過GradLayout去達到。下面的程序也涉及到了如何應(yīng)用系統(tǒng)資源(Color),以及如何釋放系統(tǒng)資源。

  private void initShell(Shell shell) {
  //為Shell設(shè)置布局對象
  GridLayout gShellLay = new GridLayout();
  shell.setLayout(gShellLay);
  //構(gòu)造一個Composite構(gòu)件作為文本框和按鍵的容器
  Composite panel = new Composite(shell,SWT.NONE);
  //為Panel指定一個布局結(jié)構(gòu)對象。
  這里讓Panel盡可能的占滿Shell,
  也就是全部應(yīng)用程序窗口的空間。
  GridData gPanelData = new GridData(GridData.GRAB_HORIZONTAL GridData.GRAB_VERTICAL GridData.FILL_BOTH);
  panel.setLayoutData(gPanelData);
  //為Panel也設(shè)置一個布局對象。文本框和按鍵將按這個布局對象來顯示。
  GridLayout gPanelLay = new GridLayout();
  panel.setLayout(gPanelLay);
  //為Panel生成一個背景色
  final Color bkColor = new Color(Display.getCurrent(),200,0,200);
  panel.setBackground(bkColor);
  //生成文本框
  final Text text = new Text(panel,SWT.MULTI SWT.WRAP);
  //為文本框指定一個布局結(jié)構(gòu)對象,
  這里讓文本框盡可能的占滿Panel的空間。
  GridData gTextData = new GridData (GridData.GRAB_HORIZONTAL GridData.GRAB_VERTICAL GridData.FILL_BOTH);
  text.setLayoutData(gTextData);
  //生成按鍵
  Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH);
  butt.setText("Push");
  //為按鍵指定鼠標事件
  butt.addMouseListener(new MouseAdapter(){
  public void mouseDown(MouseEvent e){
   //當用戶點擊按鍵的時候,顯示信息
   text.setText("Hello SWT");
  }
  });
  //當主窗口關(guān)閉時,會觸發(fā)DisposeListener。這里用來釋放Panel的背景色。
  shell.addDisposeListener(new DisposeListener(){
  public void widgetDisposed(DisposeEvent e) {
   bkColor.dispose();
  }
  });
  }


  把這段代碼中的方法initShell()加入到第一個打開空窗口的例子中,得到的是一段能成功運行的完整GUI應(yīng)用程序。運行方法可參考第一個例子。
   系統(tǒng)資源的管理

  在一個圖形化的操作系統(tǒng)中開發(fā)程序,都要調(diào)用系統(tǒng)中的資源,如圖片、字體、顏色等。通常這些資源都是有限的,程序員務(wù)必非常小心的使用這些資源:當不再使用它們時,就請盡快釋放,不然操作系統(tǒng)遲早會油盡燈枯,不得不重新啟動,更嚴重的會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
  SWT是用Java開發(fā)的,Java語言本身的一大優(yōu)勢就是JVM的"垃圾回收機制",程序員通常不用理會變量的釋放,內(nèi)存的回收等問題。那么對SWT而言,系統(tǒng)資源的操作是不是也是如此?答案是一個壞消息,一個好消息。

  壞消息是SWT并沒采用JVM的垃圾回收機制去處理操作系統(tǒng)的資源回收問題,一個關(guān)鍵的因素是因為JVM的垃圾回收機制是不可控的,也就是說程序員不能知道,也不可能做到在某一時刻讓JVM回收資源!這對系統(tǒng)資源的處理是致命的,試想你的程序希望在一個循環(huán)語句中去查看數(shù)萬張圖片,常規(guī)的處理方式是每次調(diào)入一張,查看,然后就立即釋放該圖片資源,而后在循環(huán)調(diào)入下一張圖片,這對操作系統(tǒng)而言,任何時刻程序占用的僅僅是一張圖片的資源。但如果這個過程完全交給JVM去處理,也許會是在循環(huán)語句結(jié)束后,JVM才會去釋放圖片資源,其結(jié)果可能是你的程序還沒有運行結(jié)束,操作系統(tǒng)已經(jīng)宕掉。

  但下面的好消息也許會讓這個壞消息變得無關(guān)緊要。對于SWT,只需了解兩條簡單的"黃金"法則就可以放心的使用系統(tǒng)資源!之所以稱為黃金法則,一是因為少,只有兩條,二是因為它們出奇的簡單。第一條是"誰占用,誰釋放",第二條是"父構(gòu)件被銷毀,子構(gòu)件也同時被銷毀"。第一條原則是一個無任何例外的原則,只要程序調(diào)用了系統(tǒng)資源類的構(gòu)造函數(shù),程序就應(yīng)該關(guān)心在某一時刻要釋放這個系統(tǒng)資源。比如調(diào)用了

  Font font = new Font (display, "Courier", 10, SWT.NORMAL);

  那么就應(yīng)該在不在需要這個Font的時候調(diào)用

  font.dispose();

  對于第二個原則,是指如果程序調(diào)用某一構(gòu)件的dispose()方法,那么所有這個構(gòu)件的子構(gòu)件也會被自動調(diào)用dispose()方法而銷毀。通常這里指的子構(gòu)件與父構(gòu)件的關(guān)系是在調(diào)用構(gòu)件的構(gòu)造函數(shù)時形成的。比如,

  Shell shell = new Shell();
  Composite parent = new Composite(shell,SWT.NULL);
  Composite child = new Composite(parent,SWT.NULL);

  其中parent的父構(gòu)件是shell,而shell則是程序的主窗口,所以沒有相應(yīng)的父構(gòu)件,同時parent又包括了child子構(gòu)件。如果調(diào)用shell.dispose()方法,應(yīng)用第二條法則,那么parent和child構(gòu)件的dispose()方法也會被SWT API自動調(diào)用,它們也隨之銷毀。

  線程問題

  在任何操作平臺的GUI系統(tǒng)中,對構(gòu)件或一些圖形API的訪問操作都要被嚴格同步并串行化。例如,在一個圖形界面中的按鍵構(gòu)件可被設(shè)成可用狀態(tài)(enable)或禁用狀態(tài)(disable),正常的處理方式是,用戶對按鍵狀態(tài)設(shè)置操作都要被放入到GUI系統(tǒng)的事件處理隊列中(這意味著訪問操作被串行化),然后依次處理(這意味著訪問操作被同步)。想象當按鍵可用狀態(tài)的設(shè)置函數(shù)還沒有執(zhí)行結(jié)束的時候,程序就希望再設(shè)置該按鍵為禁用狀態(tài),勢必會引起沖突。實際上,這種操作在任何GUI系統(tǒng)都會觸發(fā)異常。

  Java語言本身就提供了多線程機制,這種機制對GUI編程來說是不利的,它不能保證圖形構(gòu)件操作的同步與串行化。SWT采用了一種簡單而直接的方式去適應(yīng)本地GUI系統(tǒng)對線程的要求:在SWT中,通常存在一個被稱為"用戶線程"的唯一線程,只有在這個線程中才能調(diào)用對構(gòu)件或某些圖形API的訪問操作。如果在非用戶線程中程序直接調(diào)用這些訪問操作,那么SWTExcepiton異常會被拋出。但是SWT也在*.widget.Display類中提供了兩個方法可以間接的在非用戶線程的進行圖形構(gòu)件的訪問操作,這是通過的syncExec(Runnable)和asyncExec(Runnable)這兩個方法去實現(xiàn)的。例如:

  //此時程序運行在一個非用戶線程中,并且希望在構(gòu)件panel上加入一個按鍵。

  Display.getCurrent().asyncExec(new Runnable() {
  public void run() {
  Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH);
  butt.setText("Push");
  }
  });

  方法syncExec()和asyncExec()的區(qū)別在于前者要在指定的線程執(zhí)行結(jié)束后才返回,而后者則無論指定的線程是否執(zhí)行都會立即返回到當前線程。
   SWT的擴展:JFace

  JFace與SWT的關(guān)系好比Microsoft的MFC與SDK的關(guān)系,JFace是基于SWT開發(fā),其API比SWT更加易于使用,但功能卻沒SWT來的直接。比如下面的代碼應(yīng)用JFace中的MessageDialog打開一個警告對話框:

  MessageDialog.openWarning(parent,"Warning","Warning message");

  如果只用SWT完成以上功能,語句不會少于30行!

  JFace原本是為更加方便的使用SWT而編寫的一組API,其主要目的是為了開發(fā)Eclipse IDE環(huán)境,而不是為了應(yīng)用到其它的獨立應(yīng)用程序。因此在Eclipse 2.1版本之前,很難將JFace API完整的從Eclipse的內(nèi)核API中剝離出來,總是要多多少少導(dǎo)入一些非JFace以外的Eclipse核心代碼類或接口才能得到一個沒有任何編譯錯誤的JFace開發(fā)包。但目前Eclipse組織似乎已經(jīng)逐漸意識到了JFace在開發(fā)獨立應(yīng)用程序起到的重要作用,在正在開發(fā)的2.1版本中,JFace也開始變成了和SWT一樣的完整獨立的開發(fā)包,只是這個開發(fā)包還在變動中(筆者寫本文時,應(yīng)用的Eclipse2.1M3版本)。JFace開發(fā)包的包前綴是以org.eclipse.jface開頭。JAR包和源代碼也和SWT一樣,也在${你的eclipse安裝路徑}\plugins路徑下去找。

  對開發(fā)人員來說,在開發(fā)一個圖形構(gòu)件的時候,比較好的方式是先到JFace包去找一找,看是不是有更簡潔的實現(xiàn)方法,如果沒有再用SWT包去自己實現(xiàn)。比如JFace為對話框提供了很好的支持,除了各種類型的對話框(比如上面用的MessageDialog,或是帶有Title欄的對話框),如要實現(xiàn)一個自定義的對話框也最好從JFace中的Dialog類繼承,而不是從SWT中的*.widget.Dialog繼承。

  應(yīng)用JFace中的Preference包中的類很容易為自己的軟件做出一個很專業(yè)的配置對話框。對于Tree、Table等圖形構(gòu)件,它們在顯示的同時也要和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),例如Table中顯示的數(shù)據(jù),在JFace中的View包中為此類構(gòu)件提供了Model-View方式的編程方法,這種方法使顯示與數(shù)據(jù)分開,更加利于開發(fā)與維護。JFace中提供最多的功能就是對文本內(nèi)容的處理?梢栽趏rg.eclipse.jface.text.*包中找到數(shù)十個與文本處理相關(guān)類。

  與應(yīng)用程序更近一步

  Java程序通常是以class文件的方式發(fā)布的,運行class需要JRE或JDK的支持。這又是Java GUI程序的另一個致命的弱點,想象對一個面向廣大用戶的應(yīng)用程序來說,無論你的程序功能有多簡單,或是你的代碼十分的精簡,你都不得不讓用戶去下載一個7、8M的JRE,那是多么令人沮喪的一件事。而且對程序員來說,Class通常意味著源代碼的暴露,反編譯的工具讓那些居心叵測的人輕易得到你的源代碼。雖然有很多對Class的加密方法,但那總是以犧牲性能為代價的。好在我們還有其它的方式可用:把Class編譯成exe文件!

  通過SWT開發(fā)包,簡單、跨平臺、可靠等這些Java語言本身所具有的優(yōu)點正漸漸融合到圖形界面的應(yīng)用程序開發(fā)中去。因此,我相信Java語言的另一扇成功之門正在逐漸打開。