Java入门：绘制简单图形

在上一节，我们学习了如何使用swing和awt工具创建一个空的窗口，本节学习如何绘制简单图形。

基本绘图介绍

Java中绘制基本图形，可以使用Java类库中的Graphics类，此类位于java.awt包中。在我们自己的java程序文件中，要使用Graphics类就需要使用import java.awt.Graphics语句将Graphics类导入进来。

Graphics类提供基本的几何图形绘制方法，主要有：画线段、画矩形、画圆、画带颜色的图形、画椭圆、画圆弧、画多边形等。本项目仅用到画直线的功能，其它图形绘制请自行点击查阅Java API。

Graphics类的drawLine()方法：drawLine(int x1,int y1,int x2,int y2)

此方法的功能是：在此图形上下文的坐标系中，使用当前颜色在点 (x1,y1) 和 (x2,y2)之间画一条线。

这里需要理解几个概念：

1)图形上下文：通俗点讲，就是画图环境。每个窗口构件（如主窗口、按钮等），都有一个自己的图形上下文对象，我们就是使用这个对象来实现在构件上画图。这个对象就是Graphics对象。

2)如何获得图形上下文：我们要在哪个构件上绘图，就调用那个构件的getGraphics()方法即可获得该构件的图形上下文对象，然后使用这个对象绘图。

3)Java坐标系：

Java的坐标原点（0，0）位于屏幕的左上角，坐标度量以象素为单位，水平向右为X轴的正方向，竖直向下为Y轴的正方向，每个坐标点的值表示屏幕上的一个像素点的位置，所有坐标点的值都取整数，如下图所示。

4)当前颜色：指图形上下文当前的颜色。每个图形上下文都有自己当前的颜色。通过Graphics对象的getColor()方法可获取改颜色，setColor()方法可设置颜色。

实践训练：绘制游戏区域

第一步：给DrawSee类添加成员变量，用来描述游戏区域的特征。

对DrawSee类来说，此类主要完成的功能是与用户交互，即显示游戏区域，显示数字，响应用户鼠标点击，显示用户鼠标点击后的结果等。我们现在考虑绘制10行10列游戏区域的问题。先给DrawSee类添加如下四个成员变量：

DrawSee.java文件

import java.awt.Color;
import java.awt.Container;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.event.MouseAdapter;
import java.awt.event.MouseEvent;

import javax.swing.JFrame;

public class DrawSee extends JFrame {
    private static final int sx = 50;//游戏区域10*10方块的起始横坐标
    private static final int sy = 50;//游戏区域10*10方块的起始纵坐标
    private static final int w = 40;//每个小方格的边长
    private static final int rw = 400;//游戏区域10*10方块的边长
    ...
}

之所以把这些成员作为DrawSee类的成员变量，而没有作为某个成员方法的局部变量，这是因为这几个变量所描述的是DrawSee这个窗口的特征，把他们作为类成员变量更符合逻辑。但是，这几个变量只在下面第二步描述的方法中用过，其它方法中并没有使用，所以即使你将这介个变量定义在paintComponent()方法里面，也不会出现错误，程序仍能得到正确结果。

第二步：添加绘制游戏区域的方法（即绘制10行10列的红色网格）

DrawSee.java文件

     public void paintComponents(Graphics g) {
         try {

             // 设置线条颜色为红色
             g.setColor(Color.RED);

             // 绘制外层矩形框
             g.drawRect(sx, sy, rw, rw);

             /* 绘制水平10个，垂直10个方格。
              * 即水平方向9条线，垂直方向9条线，
              * 外围四周4条线已经画过了，不需要再画。
              * 同时内部64个方格填写数字。
              */
             for(int i = 1; i < 10; i ++) {
                 // 绘制第i条竖直线
                 g.drawLine(sx + (i * w), sy, sx + (i * w), sy + rw);

                 // 绘制第i条水平线
                 g.drawLine(sx, sy + (i * w), sx + rw, sy + (i * w));

             }
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }

为简单起见，我们在DrawSee类的构造方法中直接调用 paintComponents方法，让其绘制10行10列的游戏网格。（重载paint方法，在其中绘制才是合理的选择）这里直接调用paintComponents会看不到绘图结果，需要在调用paintComponents之前插入一段代码，让进程等待500毫秒。代码见第48至61行：

DrawSee.java文件

 import java.awt.Color;
 import java.awt.Container;
 import java.awt.Font;
 import java.awt.Graphics;
 import java.awt.event.MouseAdapter;
 import java.awt.event.MouseEvent;

 import javax.swing.JFrame;

 /**
  *
  * 程序入口
  *
  */
 public class TestDrawLine {
     public static void main(String[] args) {
         new DrawSee();
     }
 }   

 class DrawSee extends JFrame {

     private static final int sx = ;//小方格宽度
     private static final int sy = ;//小方格高度
     private static final int w = ;
     private static final int rw = ;

     private Graphics jg;

     private Color rectColor = new Color(0xf5f5f5);

     /**
      * DrawSee构造方法
      */
     public DrawSee() {
         Container p = getContentPane();
         setBounds(, , , );
         setVisible(true);
         p.setBackground(rectColor);
         setLayout(null);
         setResizable(false);
         this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        

         try {

             Thread.sleep();
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }        

         // 获取专门用于在窗口界面上绘图的对象
         jg =  this.getGraphics();

         // 绘制游戏区域
         paintComponents(jg);

     }

     public void paintComponents(Graphics g) {
         try {

             // 设置线条颜色为红色
             g.setColor(Color.RED);

             // 绘制外层矩形框
             g.drawRect(sx, sy, rw, rw);

             /* 绘制水平10个，垂直10个方格。
              * 即水平方向9条线，垂直方向9条线，
              * 外围四周4条线已经画过了，不需要再画。
              * 同时内部64个方格填写数字。
              */
             for(int i = ; i < ; i ++) {
                 // 绘制第i条竖直线
                 g.drawLine(sx + (i * w), sy, sx + (i * w), sy + rw);

                 // 绘制第i条水平线
                 g.drawLine(sx, sy + (i * w), sx + rw, sy + (i * w));

                 // 填写第i行从第1个方格到第8个方格里面的数字（方格序号从0开始）
                 for(int j = ; j < ; j ++) {
                     //drawString(g, j, i);
                 }
             }
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }

 }

现在运行程序，可以看到已经绘制出10行10列的区域了。

注意，在窗口元素上绘制直线、写文字等操作，使用到的是一个叫做Graphics的对象。在构造函数的第58行语句中，this.getGraphics()语句是获取游戏窗口的绘图对象（一个Graphics对象），这里的this是指程序运行后用户看到的那个窗口，getGraphics()方法就是得到绘图对象。获取到这个对象后，被保存到成员变量jg中，这样，在其他成员方法中就可以直接使用这个jg对象来绘图了。

DrawSee类另外几个成员：

setGrid(int cx,int cy,Color color):设置被选中的cx行，cy列网格的背景

compare(int cx,int cy)：比较cx行cy列网格和之前选中的网格是否可以消除

drawString(Graphics g, int x, int y)：在x行y列网格上写数字

isEnd(int[][] map) ：判断二维数组map是不是全0

上叙方法请读者自己分析代码，在分析时，主要抓住两个角度，一个是这个方法的逻辑过程是怎样的，第二个是方法体内用到了哪些语法知识。

下面给出DrawSee类的完整代码：

 import java.awt.Color;
 import java.awt.Container;
 import java.awt.Font;
 import java.awt.Graphics;
 import java.awt.event.MouseAdapter;
 import java.awt.event.MouseEvent;

 import javax.swing.JFrame;

 /**
  *
  * 程序入口
  *
  */
 public class TestDrawLine {
     public static void main(String[] args) {
         new DrawSee();
     }
 }   

 class DrawSee extends JFrame {
     private static final long serialVersionUID = 2L;
     private static final int sx = ;//小方格宽度
     private static final int sy = ;//小方格高度
     private static final int w = ;
     private static final int rw = ;
     private int px = , py = ;

     private Graphics jg;
     private int cc = ;// 被选中的方格个数
     private int[][] map;// 存放游戏数据的二维数组
     private boolean isEnd = false;
     private Color rectColor = new Color(0xf5f5f5);

     /**
      * DrawSee构造方法
      */
     public DrawSee() {
         Container p = getContentPane();
         setBounds(, , , );
         setVisible(true);
         p.setBackground(rectColor);
         setLayout(null);
         setResizable(false);
         this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        

         try {
             // 创建游戏数据地图
             map = SeeAgain.createMap();

             Thread.sleep();
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }        

         // 获取专门用于在窗口界面上绘图的对象
         jg =  this.getGraphics();

         // 绘制游戏区域
         paintComponents(jg);

         // 添加鼠监听事件，当鼠标点击时触发
         this.addMouseListener(new MouseAdapter() {

             // 定义鼠标点击事件响应过程
             @Override
             public void mouseClicked(MouseEvent e) {
                 // 如果游戏结束，返回，不执行后面的代码
                 if(isEnd) {
                     return;
                 }                

                 //获取鼠标点击的那一点的x，y坐标
                 int x = e.getX(), y = e.getY();

                 /**
                  * 计算当前点击的方格是第几个
                  * cx：当前点击的方格处于水平方向第几个
                  * cy: 当前点击的方格处于竖直方向第几个
                  */
                 int cx = (x - sx) / w, cy = (y - sy) / w;                

                 /**
                  * 如果点击的方格处于游戏区域之外，
                  * 直接返回，不执行后面的代码
                  */
                 if(cx <  || cy <  || cx >  || cy > ) {
                     return;
                 }

                 // 被选中的方格个数增加一个
                 cc ++;

                 compare(cx,cy);

             }
         });

     }

     /**
      * 判断二维数组map中的所有元素是否均为0，
      * 只要有一个不为0，返回false，表示游戏还没结束；否则返回true表示游戏结束
      * @param map 二维数组，元素为int类型
      * @return
      */
     public boolean isEnd(int[][] map) {
         for(int[] ms : map) {
             for(int m : ms) {
                 if(m != ) {
                     return false;
                 }
             }
         }
         return true;
     }    

     public void paintComponents(Graphics g) {
         try {

             // 设置线条颜色为红色
             g.setColor(Color.RED);

             // 绘制外层矩形框
             g.drawRect(sx, sy, rw, rw);

             /* 绘制水平10个，垂直10个方格。
              * 即水平方向9条线，垂直方向9条线，
              * 外围四周4条线已经画过了，不需要再画。
              * 同时内部64个方格填写数字。
              */
             for(int i = ; i < ; i ++) {
                 // 绘制第i条竖直线
                 g.drawLine(sx + (i * w), sy, sx + (i * w), sy + rw);

                 // 绘制第i条水平线
                 g.drawLine(sx, sy + (i * w), sx + rw, sy + (i * w));

                 // 填写第i行从第1个方格到第8个方格里面的数字（方格序号从0开始）
                 for(int j = ; j < ; j ++) {
                     drawString(g, j, i);
                 }
             }
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }

     private void drawString(Graphics g, int x, int y) {
         // 为0就不显示
         if(map[x][y] != ) {
             g.setColor(Color.RED);// Graphics对象颜色在之前又被修改过，所以每次需要将颜色重新设置为红色
             g.setFont(new Font("Arial", , ));// 设置Graphics对象字体大小
             g.drawString(map[x][y] + "", sx + (y  * w) + , sy + ((x + ) * w) - );// 绘制字符
         }
     }

     /***
      * 讲制定小方格设置为指定背景颜色
      * @param cx 方格的水平方向序号
      * @param cy 方格的垂直方向序号
      * @param color
      */
     private void setGrid(int cx,int cy,Color color){
         // 将绘图对象设置为灰色，后面会将所点击的方格背景设置为此颜色
         jg.setColor(color);

         /**
          * 将所点击的方格上绘制一个小一点的矩形，矩形背景颜色为color,
          * 绘制的这个Rect会导致该方格上原有的文字被覆盖
          */
         jg.fillRect(sx + (cx * w) + , sy + (cy * w) + , w - , w - );

         // 将覆盖的数字重新写出来，这样就又看到红色的文字了。
         drawString(jg, cy, cx);
     }

     private void compare(int cx,int cy){
         /**
          *  如果cc是1，表示当前一共选中了一个方格，用px，py来记住这个方格的位置；
          *  否则，表示现在选中的这个方格要与之前选中的方案比较，决定是否要删除
          */
         if(cc == ) {
             px = cx;
             py = cy;

             // 将所点击的方格背景设置为灰色
             setGrid(cx,cy,Color.LIGHT_GRAY);
         }
         else{//此时，cc肯定是大于1的，表示要比较两个方格的值是否相同
             SeeAgain.removed(map, py, px, cy, cx );// 让SeeAgain类的remove方法去判断上一次所选
                                                 //的（px,py）处的方格值与本次选择的(cx,cy)处的方格值是否可以消掉

             // 处理第一个方格
             setGrid(cx,cy,rectColor);

             // 处理第二个方格
             setGrid(px,py,rectColor);

             cc = ;//将cc的值复位
         }

         // 判断是否结束游戏
         isEnd = isEnd(map);
         if(isEnd) {
             jg.setColor(Color.RED);
             jg.setFont(new Font("Arial", , ));
             jg.drawString("Game Over!", , );
         }
     }
 }

上述代码第65行至第99行，是添加窗口的鼠标点击事件，鼠标每次点击一下小方格，就要判断所点击的放个是否要被消掉。

至此，本项目任务绘图部分的知识点就介绍到这里。