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 = 50;//小方格宽度
    private static final int sy = 50;//小方格高度
    private static final int w = 40;
    private static final int rw = 400;
    
    
    private Graphics jg;
    
    
    
    private Color rectColor = new Color(0xf5f5f5);
    
    /**
     * DrawSee构造方法
     */
    public DrawSee() {
        Container p = getContentPane();
        setBounds(100, 100, 500, 500);
        setVisible(true);
        p.setBackground(rectColor);
        setLayout(null);   
        setResizable(false);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        
        
        try {
            
            
            
            Thread.sleep(500);
        } 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 = 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));
                
                // 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 = 0; j < 10; 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 = 50;//小方格宽度
    private static final int sy = 50;//小方格高度
    private static final int w = 40;
    private static final int rw = 400;
    private int px = 0, py = 0;
    
    private Graphics jg;
    private int cc = 0;// 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(100, 100, 500, 500);
        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(500);
        } 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 < 1 || cy < 1 || cx > 8 || cy > 8) {
                    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 != 0) {
                    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 = 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));
                
                // 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 = 0; j < 10; 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] != 0) {
            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", 0, 40));// 设置Graphics对象字体大小
            g.drawString(map[x][y] + "", sx + (y  * w) + 5, sy + ((x + 1) * w) - 5);// 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) + 1, sy + (cy * w) + 1, w - 2, w - 2);
        
        // 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 == 1) {
            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 = 0;//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", 0, 62));
            jg.drawString("Game Over!", 100, 220);
        }
    }
}

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。