小小画图板开发——JAVA课程设计报告.doc

《移动互联开发》课程设计报告

题目：小小画图板开发

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目录

一：程序设计的目的和意义
二：程序设计：
（一）：程序基本组成框架和结构
（二）：画图板相关操作
三：系统功能设计分析
四：程序结构说明
五：程序绘图效果示意图
六：程序源代码及其分析说明
七：总结

小小画图板开发
一 ：程序设计的目的和意义

用过微软Windows操作系统的人一定都对Windows自带的画图板非常的熟悉。同图像处理软件界的“大哥大”Photoshop比起来，它虽然不及Photoshop的功能强大、内容丰富，但是作为Windows一直以来都内带的附件程序，它具有小巧玲珑、简单实用等其它绘图软件所不具备的优点。同时它的风格也被许多其它绘图软件所效仿。
通过本绘图程序的编写，我们可以看到如何运用自己已经掌握的知识，自己动手来完成一个Java绘图程序，通过整个流程的熟悉以及对程序组织结构和框架的理解，也可以极大的促进我们对Java程序和面向对象程序设计的认识和掌握。
通过本次课程的学习，我们可以更加系统地学习和了解如何从整体上设计和实现一个程序，这对我们今后学习、开发和设计更大更复杂的程序有着很大的帮助。

二 ：程序设计

本程序完成的是一个类似于Windows画图板的绘图程序。由于不是开发和设计专业的绘图和图像制作软件，所以，完成的程序的简单功能包括以下几项：
1. 新建一个空白图形文件：用于绘制新的图形。
2. 打开或保存一个图形文件，便于对图形文件的管理。
3. 绘制一些基本的画图组件：直线、矩形、实心矩形、椭圆、实心椭圆、圆、实心圆、圆角矩形、实心圆角矩形等。
4. 可以用鼠标在绘图面板上单击拖动进行随笔画。
5. 橡皮擦：可以将已绘制好的图形擦掉。
6. 添加文字：可以在绘图区域内添加文字。
7. 选择文字的字体：通过一个下拉式的选择条，可以选中所需要的字体。本程序中包括：宋体、隶书、华文彩云、仿宋_GB2312、华文行楷、方正舒体、Times New Roman、Serif、Monospaced、SonsSerif、Garamond。当然，在下面的的程序分析中可以看到，由于我们灵活设置了字体数组，是的可以随意添加系统支持的任何字体。大大方便和简化了程序设计。
8. 选择文字的字体风格：通过两个复选框按钮，可以选择需要的字体风格，包括：粗体、斜体，使用者有三种选择方式，包括：①同时选中两者、②只选择其中一种、③两者都不选中。
9. 设置画笔的颜色：可以选择当前绘制图形的画笔颜色，让图形更加丰富多彩、生动活泼。
10. 设置画笔的粗细：该选项在作用于基本图形组件和文字时，它的效果是不一样的。①当作用于绘制图形组件时，它的作用是改变画笔绘制线条的粗细；②当作用于文字时，它的作用是改变文字的大小。
由此可以看到，虽然我们的画图板程序不及那些专业的绘图程序，但是，“麻雀虽小，五脏俱全”，它已经具备了一个绘图软件所应该有的基本功能和操作。通过对本程序的分析，我们可以更加系统地学习和了解如何从整体上设计和实现一个程序。
（一）：程序基本组成框架和结构
1. 一组基本图形按钮，包括：Pencil（随笔画）、Line（直线）、Rect（矩形）、FRect（实心矩形）、Oval（椭圆）、FOval（实心椭圆）、Circle（圆）、FCircle（实心圆）、RoundRect（圆角矩形）、FrRect（实心圆角矩形）、Rubber（橡皮擦）、Word（文字）。
这些基本图形都继承于同一个父类：drawings。drawings 具有变量（属性）：
int x1,x2,y1,y2; //用来存放相应图形元素的坐标
int R,G,B; //用来存放图形色彩颜色信息
float stroke; //用来存放画笔粗细
int type; //用来保存图形类型
String s1; //用来保存输入文字字符串
String s2; //用来保存字体类型字符串
同时，drawing还具有方法：
void draw ( Graphics2D g2d ) {} ;
draw()方法中用到了Java绘图里面的Graphics2D类，所有继承drawings类的图形子类都重写了此方法。这就是Java程序中类的继承的概念。它对于程序代码的重用是很重要的，将极大的方便和简略程序代码。
2. 此外，程序中还包括一下三个基本操作按钮：
① 新建（New）：新建一个图形文件。
② 打开（Open）：打开一个图形文件。
③ 保存（Save）：保存当前图形文件。
3. 选择颜色和设置当前画笔粗细的按钮分别为：颜色（Color）、线条粗细（Stroke）。
4. 选择当前字体风格的选择框为：粗体（BOLD）、斜体（ITALIC），用以设置当前字体的风格。
5. 选择当前字体的下拉式复选框为：Styles。
6. 菜单条及其组成：
① 文件（File）菜单项，包括：New（新建一个图形文件）、Load（打开一个图形文件）、Save（保存当前图形文件）、Exit（退出程序）。
② 颜色（Color）菜单项：用来设置当前颜色。
③ 线条粗细（Stroke）菜单项：用来设置当前画笔粗细。
④ 帮助（Help）菜单项：有关的程序帮助提示。
完成的程序界面效果如下图：

（二）：画图板相关操作

1. 新建一个图形文件
单击工具栏上的图标，或选择File→New菜单，则清除当前所绘制的图像，回到初始画面。
2. 打开已有的文件
单击工具栏上的图标，或选择File→Load菜单，则清除当前所绘制的图像，并弹出打开文件对话框要求选择要打开的文件。如下图：

3. 保存
单击工具栏上的图标，或选择File→Save菜单，则弹出要求保存文件对话框。如下图：

4. 选择字体风格
在工具栏区域 ，可以选择相应的字体风格，有粗体、斜体和粗斜体三种可供选择。
5. 选择字体
在工具栏区域，可以选择字体，本程序中有如下几种字体可供选择：宋体、隶书、华文彩云、仿宋_GB2312、华文行楷、方正舒体、Time New Roman、Serif、Monospaced、SonsSerif、Garamond。

三 ：系统功能设计分析

画板主要由以下几个部分组成：
1. 主窗体的设计。主类（QingDrawPad）用来生成主界面，完成画图板的主要框架。主类由JFrame派生出来。主界面由菜单栏、工具栏和画图区域三部分组成，布局格式采用BorderLayout布局形式。
2. 菜单栏和工具栏的设计。菜单栏包括文件菜单栏、颜色菜单栏、线条粗细菜单栏和提示菜单栏。其中①文件菜单栏包括文件的新建、打开、保存等选项；②颜色菜单栏可以进行颜色选择；③线条粗细菜单栏设置线条的粗细；④提示菜单栏给出提示信息。
工具栏由新建、打开和保存文件按钮、基本图形的按钮、选择字体风格复选框和字体下拉列表框组成。在主类中添加并对菜单栏和工具栏添加事件监听。
3. 事件响应的处理。对菜单栏、工具栏和用鼠标画图的事件响应进行处理。
① 菜单栏中文件的新建、打开和保存菜单事件的处理：Java把每个文件都视作顺序字节流。如果要在Java中进行文件处理，则必须用到Java.io包。这个包定义了一些流类，选用FileInputStream（从文件中读入数据）和FIleOutputStream（向文件输出数据），通过建立这些文件的对象便可以打开文件。这些流相应地从InputStream和OutputStream派生，这些文件均使用文件流，所以必须将文件结构化以适应程序的要求。我们需要对保存的对象序列化，然后以输出流的方式保存。在程序中用newFile（）、loadFile（）和saveFile（）三个函数分别实现文件的新建、打开和保存。
② 工具栏事件的处理：主要有一些Button组成。我们用ButtonHandler内部类处理基本单元事件，ButtonHandler1内部类处理新建、打开和保存文件按钮，在画图类DrawPanel中定义CreateNewItem（）函数处理工具栏中的画图事件。
③ 鼠标画图：由于画图板主要是用来画图，所以需要在程序中添加对鼠标按下、拖动、进入、退出、移动和单机事件进行监听并进行处理。内部类mouseA定义了完成鼠标按下、松开、进入、退出事件响应。内部类mouseB完成鼠标拖动和移动事件响应。
4. 画图的基本功能。在程序设计中用到了动态绑定，我们可以提取他们的公共属性，先建立一个父类，然后建立各个子类，继承父类中的方法并将父类中的draw函数重写。一些关于图形形状的类，最主要是用于画图、字体和橡皮擦等基本类型。如Circle、Triangle、Rectangle，它们都是有超类（Object类）派生的。在面向对象编程中，每个类都有画出自己的能力，每个类都有自己的draw函数，但每种形状的draw函数都不一样，但在绘制任何形状时，只需简单调用父类drawing的draw方法，然后让程序动态地根据对象的类型决定使用哪个子类的draw方法。为了使画出的图形更加美观，我们在draw函数中使用了Graphics2D的对象的引用。这样可以在不改变原程序的情况下，添加扩展的图形，是程序变得更加强大。同时，为了文件的保存，父类实现Serialize接口，将对象线性化。

四 ：程序结构说明

本程序主体为一个文件：QingDrawPad.java。其中包括的程序段有：
① QingDrawPad（）：构造函数，用以初始化。
② chooseColor（）：选择当前绘图颜色程序段。
③ setStroke（）：设置当前画笔粗细程序段。
④ loadFile（）：调用图形文件程序段。
⑤ newFile（）：新建一个图形文件程序段。
⑥ saveFile（）：保存当前所绘制图形程序段。
⑦ creatNewItem（）：新建一个基本图形单元程序段。
相应的内部类有：
① ButtonHandler：用来处理基本图形单元的按钮事件。
② ButtonHandler1：用来处理New、Open、Save三个操作按钮的按钮事件。
③ DrawPanel：用来创建绘图区域的子类。
④ MouseA：继承了MouseAdapter，用来完成鼠标相应事件的操作，如单击、松开、进入和离开等。
⑤ MouseB：继承了MouseMotionAdapter，用来完成鼠标拖动和鼠标移动的相应事件操作。
此外，还继承了父类drawings的基本图形子类，如前所述，这里不再重复。

五 ：程序绘图效果示意图

我们可以看到，整个程序界面很简洁，而且界面操作、提示内容全部是中文，一目了然。在左上方的菜单栏里有文件、颜色、线条粗细、帮助4个下拉式菜单，可以对绘图文件进行相应的操作。下面一排是工具栏的工具按钮，从左到右依次为：新建文件、打开文件、保存文件、随笔画、直线、空心矩形、实心矩形、空心椭圆、空心圆、实心圆、空心圆角矩形、实心圆角矩形、橡皮擦、颜色选择按钮、线条粗细设置按钮、文字添加按钮、粗体字体选择框、斜体字体选择框、字体选择下拉式选择框。整个工具栏是可以拖动的，可以将它拖动到程序窗口的任意位置。工具栏下面的整个白色区域就是绘图区域，即绘图面板，它的大小可以随着窗口的大小自动调整。在窗口的最底部是程序设计作者标注，以及鼠标状态提示条，可以显示当前的鼠标状态，包括进出窗口、移动、单击、松开等。具体效果如下列图所示：
六 ：程序源代码及其分析说明

package WuDrawPad;
import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.io.*;
import java.util.*;

public class QingDrawPad extends JFrame //主类，扩展了JFrame类，用来生成主界面
{
private ObjectInputStream input;
private ObjectOutputStream output; //定义输入输出流，用来调用和保存图像文件

private JButton choices[]; //按钮数组，存放以下名称的功能按钮

private String names[]
={
"New",
"Open",
"Save", //这三个是基本操作按钮，包括"新建"、"打开"、"保存"

/*下面是我们的画图板上面有的基本的几个绘图单元按钮*/

"Pencil",
"Line",
"Rect",
"FRect",
"Oval",
"FOval",
"Circle",
"FCircle",
"RoundRect",
"FrRect",
"Rubber",
"Color",
"Stroke",
"Word"
};

private String styleNames[]={
" 宋体 " , " 隶书 " , " 华文彩云 " , " 仿宋_GB2312 " , " 华文行楷 " ,
" 方正舒体 " , " Times New Roman " , " Serif " , " Monospaced " ,
" SonsSerif " , " Garamond "
};

private Icon items[];

private String tipText[]={
//这里是鼠标移动到相应按钮上面上停留时给出的提示说明条
"新建一个文件",
"打开一个文件",
"保存当前文件",
"绘制线条",
"绘制直线",
"绘制空心矩形",
"绘制实心矩形",
"绘制空心椭圆",
"绘制实心椭圆",
"绘制空心圆形",
"绘制实心圆形",
"绘制空心圆角矩形",
"绘制实心圆角矩形",
"橡皮擦",
"选择颜色",
"设置线条粗细",
"输入文字"
};

JToolBar buttonPanel ; //定义按钮面板
private JLabel statusBar; //显示鼠标状态的提示条

private DrawPanel drawingArea; //画图区域
private int width=850,height=550;

drawings[] itemList=new drawings[5000]; //用来存放基本图形的数组
private int currentChoice=3; //设置默认画图状态为随笔画
int index=0; //当前已经绘制的图形数目
private Color color=Color.black; //当前画笔颜色
int R,G,B; //用来存放当前色彩值

int f1,f2; //用来存放当前字体风格
String style1; //用来存放当前字体
private float stroke=1.0f; //设置画笔粗细，默认值为1.0f

JCheckBox bold,italic;
//bold为粗体，italic为斜体，二者可以同时使用
JComboBox styles;

public QingDrawPad()
{
super("卿乐绘图画板(中国风)");
JMenuBar bar=new JMenuBar(); //定义菜单条
JMenu fileMenu=new JMenu("文件");
//fileMenu.setMnemonic('F');

//新建文件菜单条
JMenuItem newItem=new JMenuItem("新建");
newItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
newFile(); //如果被触发，则调用新建文件函数段
}
}
);
fileMenu.add(newItem);

//保存文件菜单项
JMenuItem saveItem=new JMenuItem("保存");
saveItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
saveFile(); //如果被触发，则调用保存文件函数段
}
}
);
fileMenu.add(saveItem);

//打开文件菜单项
JMenuItem loadItem=new JMenuItem("打开");
loadItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
loadFile(); //如果被触发，则调用打开文件函数段
}
}
);
fileMenu.add(loadItem);

fileMenu.addSeparator();

//退出菜单项
JMenuItem exitItem=new JMenuItem("退出");
exitItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
System.exit(0); //如果被触发，则退出画图板程序
}
}
);
fileMenu.add(exitItem);
bar.add(fileMenu);

//设置颜色菜单条
JMenu colorMenu=new JMenu("颜色");

//选择颜色菜单项
JMenuItem colorItem=new JMenuItem("选择颜色");
colorItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
chooseColor(); //如果被触发，则调用选择颜色函数段
}
}
);
colorMenu.add(colorItem);
bar.add(colorMenu);

//设置线条粗细菜单条
JMenu strokeMenu=new JMenu("线条粗细");

//设置线条粗细菜单项
JMenuItem strokeItem=new JMenuItem("设置线条粗细");
strokeItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
setStroke();
}
}
);
strokeMenu.add(strokeItem);
bar.add(strokeMenu);

//设置提示菜单条
JMenu helpMenu=new JMenu("帮助");

//设置提示菜单项
JMenuItem aboutItem=new JMenuItem("关于画板");
aboutItem.addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
JOptionPane.showMessageDialog(null,
"卿乐画板\n作者：吴斌伟\n指导教师：郭成\n于2011年1月11日，厦门理工学院 数理系 实验楼4#416 ",
" 画图板说明 ",
JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE );
}
}
);
helpMenu.add(aboutItem);
bar.add(helpMenu);

items=new ImageIcon[names.length];

//创建各种基本图形的按钮
drawingArea=new DrawPanel();
choices=new JButton[names.length];
buttonPanel = new JToolBar( JToolBar.VERTICAL ) ;
buttonPanel = new JToolBar( JToolBar.HORIZONTAL) ;
ButtonHandler handler=new ButtonHandler();
ButtonHandler1 handler1=new ButtonHandler1();

//导入我们需要的图形图标，这些图标都存放在与源文件相同的目录下面
for(int i=0;i<choices.length;i++)
{
items[i]=new ImageIcon(names[i] + ".gif");
choices[i]=new JButton("",items[i]);
choices[i].setToolTipText(tipText[i]);
buttonPanel.add(choices[i]);
}

//将动作侦听器加入按钮里面
for(int i=3;i<choices.length-3;i++)
{
choices[i].addActionListener(handler);
}

choices[0].addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
newFile();
}
}
);

choices[1].addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
loadFile();
}
}
);

choices[2].addActionListener(
new ActionListener(){
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
saveFile();
}
}
);
choices[choices.length-3].addActionListener(handler1);
choices[choices.length-2].addActionListener(handler1);
choices[choices.length-1].addActionListener(handler1);

//字体风格选择
styles=new JComboBox(styleNames);
styles.setMaximumRowCount(8);
styles.addItemListener(
new ItemListener(){
public void itemStateChanged(ItemEvent e)
{
style1=styleNames[styles.getSelectedIndex()];
}
}
);
//字体选择
bold=new JCheckBox("粗体");
italic=new JCheckBox("斜体");

checkBoxHandler cHandler=new checkBoxHandler();
bold.addItemListener(cHandler);
italic.addItemListener(cHandler);

JPanel wordPanel=new JPanel();
buttonPanel.add(bold);
buttonPanel.add(italic);
buttonPanel.add(styles);
styles.setMinimumSize( new Dimension ( 50, 20 ) );
styles.setMaximumSize(new Dimension ( 100, 20 ) );

Container c=getContentPane();
super.setJMenuBar( bar );
c.add(buttonPanel,BorderLayout.NORTH);
c.add(drawingArea,BorderLayout.CENTER);

statusBar=new JLabel();
c.add(statusBar,BorderLayout.SOUTH);
statusBar.setText(" 欢迎使用卿乐绘图画板→O(∩_∩)O作者：吴斌伟→指导教师：郭成");

createNewItem();
setSize(width,height);
show();
}

//按钮侦听器ButtonHanler类，内部类，用来侦听基本按钮的操作
public class ButtonHandler implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
for(int j=3;j<choices.length-3;j++)
{
if(e.getSource()==choices[j])
{currentChoice=j;
createNewItem();
repaint();}
}
}
}

//按钮侦听器ButtonHanler1类，用来侦听颜色选择、画笔粗细设置、文字输入按钮的操作
public class ButtonHandler1 implements ActionListener
{
public void actionPerformed(ActionEvent e)
{
if(e.getSource()==choices[choices.length-3])
{chooseColor();}
if(e.getSource()==choices[choices.length-2])
{setStroke();}
if(e.getSource()==choices[choices.length-1])
{JOptionPane.showMessageDialog(null,
"请点击绘图板选择输入文本的位置",
"提示",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE );
currentChoice=14;
createNewItem();
repaint();
}
}
}

//鼠标事件mouseA类，继承了MouseAdapter，用来完成鼠标相应事件操作
class mouseA extends MouseAdapter
{
public void mousePressed(MouseEvent e)
{statusBar.setText(" 作者：吴斌伟→厦门理工学院数理系09级信计1班→鼠标按下位置:[" +
e.getX() + ", " + e.getY() + "]");//设置状态提示

itemList[index].x1=itemList[index].x2=e.getX();
itemList[index].y1=itemList[index].y2=e.getY();

//如果当前选择的图形是随笔画或者橡皮擦，则进行下面的操作
if(currentChoice==3||currentChoice==13)
{
itemList[index].x1=itemList[index].x2=e.getX();
itemList[index].y1=itemList[index].y2=e.getY();
index++;
createNewItem();
}

//如果当前选择的图形式文字输入，则进行下面操作
if(currentChoice==14)
{
itemList[index].x1=e.getX();
itemList[index].y1=e.getY();

String input;
input=JOptionPane.showInputDialog(
"请输入你想要输入的文本");
itemList[index].s1=inpu