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Java 窗口

在Java GUI编程中，窗口是用户界面的基础组件，它为应用程序提供了一个可视化的交互环境。无论是简单的对话框还是复杂的多文档界面，都离不开窗口的支持。本文将全面介绍Java窗口的基本概念、创建方法以及相关操作。

什么是Java窗口？​

Java窗口是一个图形化的容器，可以容纳各种UI组件（如按钮、文本框、标签等）。在Java中，窗口通常通过JFrame、JDialog或JWindow等类来实现。其中：

  • JFrame: 标准窗口，带有标题栏、边框、最小化/最大化/关闭按钮
  • JDialog: 对话框窗口，通常用于临时信息展示或用户输入
  • JWindow: 无边框窗口，不带任何窗口装饰

创建基本窗口​

让我们从创建一个基本的JFrame窗口开始：

import javax.swing.*;

public class SimpleWindow {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建JFrame实例
        JFrame frame = new JFrame("我的第一个窗口");
        
        // 设置窗口大小
        frame.setSize(400, 300);
        
        // 设置关闭窗口时的操作
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        
        // 设置窗口位置为屏幕中央
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        
        // 显示窗口
        frame.setVisible(true);
    }
}

运行上述代码，将显示一个标题为"我的第一个窗口"，大小为400x300像素的窗口。

提示

setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE)设置了关闭窗口时应用程序也会终止。如果不设置此项，关闭窗口后Java程序仍会在后台运行。

窗口布局管理​

Java提供了几种布局管理器，用于控制窗口中组件的排列方式：

  1. BorderLayout: 将组件放在东、西、南、北、中五个区域
  2. FlowLayout: 按照添加顺序依次排列组件
  3. GridLayout: 将组件排列在网格中
  4. BoxLayout: 在水平或垂直方向上排列组件
  5. CardLayout: 像卡片一样显示组件，一次只显示一个
  6. GridBagLayout: 最灵活的布局管理器，允许组件占据不同的行和列

下面是一个使用BorderLayout的例子：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class BorderLayoutExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("BorderLayout示例");
        
        // 默认情况下，JFrame使用BorderLayout
        
        // 添加组件到不同位置
        frame.add(new JButton("北"), BorderLayout.NORTH);
        frame.add(new JButton("南"), BorderLayout.SOUTH);
        frame.add(new JButton("东"), BorderLayout.EAST);
        frame.add(new JButton("西"), BorderLayout.WEST);
        frame.add(new JButton("中"), BorderLayout.CENTER);
        
        frame.setSize(400, 300);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }
}

窗口事件处理​

窗口可以响应各种事件，例如打开、关闭、最小化等。我们可以通过添加WindowListener来处理这些事件：

import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;

public class WindowEventExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("窗口事件示例");
        
        frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
            @Override
            public void windowOpened(WindowEvent e) {
                System.out.println("窗口已打开");
            }
            
            @Override
            public void windowClosing(WindowEvent e) {
                System.out.println("窗口正在关闭");
            }
            
            @Override
            public void windowClosed(WindowEvent e) {
                System.out.println("窗口已关闭");
            }
            
            @Override
            public void windowIconified(WindowEvent e) {
                System.out.println("窗口已最小化");
            }
            
            @Override
            public void windowDeiconified(WindowEvent e) {
                System.out.println("窗口已还原");
            }
        });
        
        frame.setSize(400, 300);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }
}

自定义窗口外观​

我们可以通过多种方式自定义窗口的外观：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class CustomWindowExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("自定义窗口");
        
        // 设置窗口图标
        ImageIcon icon = new ImageIcon("icon.png");
        frame.setIconImage(icon.getImage());
        
        // 设置窗口背景颜色
        Container contentPane = frame.getContentPane();
        contentPane.setBackground(Color.LIGHT_GRAY);
        
        // 禁止窗口调整大小
        frame.setResizable(false);
        
        // 设置窗口总是在最前面
        frame.setAlwaysOnTop(true);
        
        frame.setSize(400, 300);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }
}

对话框窗口​

对话框是一种特殊类型的窗口，通常用于显示消息或获取用户输入：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

public class DialogExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame mainFrame = new JFrame("主窗口");
        JButton btnShowDialog = new JButton("显示对话框");
        
        btnShowDialog.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                // 创建自定义对话框
                JDialog dialog = new JDialog(mainFrame, "自定义对话框", true); // true表示模态
                dialog.setLayout(new FlowLayout());
                dialog.add(new JLabel("这是一个自定义对话框"));
                JButton btnClose = new JButton("关闭");
                btnClose.addActionListener(evt -> dialog.dispose());
                dialog.add(btnClose);
                
                dialog.setSize(300, 150);
                dialog.setLocationRelativeTo(mainFrame);
                dialog.setVisible(true);
            }
        });
        
        mainFrame.setLayout(new FlowLayout());
        mainFrame.add(btnShowDialog);
        mainFrame.setSize(400, 300);
        mainFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        mainFrame.setLocationRelativeTo(null);
        mainFrame.setVisible(true);
    }
}

Swing还提供了几种预定义的对话框：

// 消息对话框
JOptionPane.showMessageDialog(null, "这是一条信息", "信息", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

// 确认对话框
int result = JOptionPane.showConfirmDialog(null, "确定要执行此操作吗?", "确认", JOptionPane.YES_NO_OPTION);

// 输入对话框
String input = JOptionPane.showInputDialog(null, "请输入您的名字:", "输入", JOptionPane.QUESTION_MESSAGE);

// 选项对话框
Object[] options = {"选项一", "选项二", "选项三"};
int choice = JOptionPane.showOptionDialog(null, "请选择一个选项", "选择",
        JOptionPane.DEFAULT_OPTION, JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, options, options[0]);

多文档界面（MDI）​

多文档界面允许在一个主窗口内打开多个文档窗口。在Swing中，可以使用JDesktopPane和JInternalFrame实现MDI：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

public class MDIExample {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame mainFrame = new JFrame("多文档界面示例");
        
        // 创建桌面面板
        JDesktopPane desktop = new JDesktopPane();
        mainFrame.setContentPane(desktop);
        
        // 创建菜单栏
        JMenuBar menuBar = new JMenuBar();
        JMenu fileMenu = new JMenu("文件");
        JMenuItem newItem = new JMenuItem("新建窗口");
        fileMenu.add(newItem);
        menuBar.add(fileMenu);
        mainFrame.setJMenuBar(menuBar);
        
        // 为菜单项添加事件
        newItem.addActionListener(new ActionListener() {
            private int windowCount = 1;
            
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                // 创建内部窗口
                JInternalFrame internalFrame = new JInternalFrame(
                        "文档 " + windowCount++,  // 标题
                        true,   // 可调整大小
                        true,   // 可关闭
                        true,   // 可最大化
                        true    // 可最小化
                );
                
                // 设置内部窗口内容
                internalFrame.setContentPane(new JLabel("这是一个内部窗口", JLabel.CENTER));
                internalFrame.setSize(250, 150);
                internalFrame.setLocation(30 * (windowCount-1), 30 * (windowCount-1));
                internalFrame.setVisible(true);
                
                // 将内部窗口添加到桌面面板
                desktop.add(internalFrame);
                
                try {
                    internalFrame.setSelected(true);
                } catch (java.beans.PropertyVetoException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
        });
        
        mainFrame.setSize(800, 600);
        mainFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        mainFrame.setLocationRelativeTo(null);
        mainFrame.setVisible(true);
    }
}

实际案例：简单的记事本应用​

下面是一个简单的记事本应用，展示了Java窗口的实际应用：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;

public class SimpleNotepad {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("简易记事本");
        
        // 创建文本区域
        JTextArea textArea = new JTextArea();
        textArea.setFont(new Font("宋体", Font.PLAIN, 14));
        JScrollPane scrollPane = new JScrollPane(textArea);
        frame.add(scrollPane, BorderLayout.CENTER);
        
        // 创建菜单栏
        JMenuBar menuBar = new JMenuBar();
        frame.setJMenuBar(menuBar);
        
        // 文件菜单
        JMenu fileMenu = new JMenu("文件");
        menuBar.add(fileMenu);
        
        JMenuItem newItem = new JMenuItem("新建");
        fileMenu.add(newItem);
        newItem.addActionListener(e -> textArea.setText(""));
        
        JMenuItem openItem = new JMenuItem("打开");
        fileMenu.add(openItem);
        openItem.addActionListener(e -> {
            JFileChooser fileChooser = new JFileChooser();
            int result = fileChooser.showOpenDialog(frame);
            
            if (result == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
                File file = fileChooser.getSelectedFile();
                try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
                    textArea.setText("");
                    String line;
                    while ((line = reader.readLine()) != null) {
                        textArea.append(line + "\n");
                    }
                } catch (IOException ex) {
                    JOptionPane.showMessageDialog(frame, "读取文件时发生错误: " + ex.getMessage(),
                            "错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                }
            }
        });
        
        JMenuItem saveItem = new JMenuItem("保存");
        fileMenu.add(saveItem);
        saveItem.addActionListener(e -> {
            JFileChooser fileChooser = new JFileChooser();
            int result = fileChooser.showSaveDialog(frame);
            
            if (result == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
                File file = fileChooser.getSelectedFile();
                try (BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(file))) {
                    writer.write(textArea.getText());
                } catch (IOException ex) {
                    JOptionPane.showMessageDialog(frame, "保存文件时发生错误: " + ex.getMessage(),
                            "错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                }
            }
        });
        
        fileMenu.addSeparator();
        
        JMenuItem exitItem = new JMenuItem("退出");
        fileMenu.add(exitItem);
        exitItem.addActionListener(e -> {
            int confirm = JOptionPane.showConfirmDialog(frame, "确定要退出吗?",
                    "确认退出", JOptionPane.YES_NO_OPTION);
            if (confirm == JOptionPane.YES_OPTION) {
                System.exit(0);
            }
        });
        
        // 编辑菜单
        JMenu editMenu = new JMenu("编辑");
        menuBar.add(editMenu);
        
        JMenuItem cutItem = new JMenuItem("剪切");
        editMenu.add(cutItem);
        cutItem.addActionListener(e -> textArea.cut());
        
        JMenuItem copyItem = new JMenuItem("复制");
        editMenu.add(copyItem);
        copyItem.addActionListener(e -> textArea.copy());
        
        JMenuItem pasteItem = new JMenuItem("粘贴");
        editMenu.add(pasteItem);
        pasteItem.addActionListener(e -> textArea.paste());
        
        // 设置窗口属性
        frame.setSize(800, 600);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.setLocationRelativeTo(null);
        frame.setVisible(true);
    }
}

总结​

本教程介绍了Java窗口编程的基础知识，包括：

  1. 创建基本窗口
  2. 窗口布局管理
  3. 窗口事件处理
  4. 自定义窗口外观
  5. 对话框窗口
  6. 多文档界面
  7. 实际应用案例

通过掌握这些基础知识，你可以开始开发自己的Java GUI应用程序。随着经验的积累，你可以探索更多高级技术，如自定义组件、拖放功能、复杂的数据展示等。

附加资源与练习​

练习题​

  1. 创建一个带有标题和图标的简单窗口。
  2. 实现一个计算器窗口，使用GridLayout布局按钮。
  3. 创建一个窗口，当用户尝试关闭时，显示确认对话框。
  4. 实现一个带有菜单栏、工具栏和状态栏的完整窗口框架。
  5. 扩展记事本应用，添加查找/替换、字体设置等功能。

进阶学习资源​

  • Oracle的Java Swing教程：https://docs.oracle.com/javase/tutorial/uiswing/
  • Java GUI编程：更深入的学习窗口管理和组件开发
  • Java图形库：JavaFX、SWT等替代Swing的现代GUI框架
  • 设计模式：在GUI编程中应用MVC等设计模式
警告

Swing是Java传统的GUI库，虽然功能完善但在现代应用开发中，特别是对于要求高性能和现代外观的应用，JavaFX可能是更好的选择。不过，学习Swing仍然有助于理解GUI编程的基本概念。