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Java Graphics2D 使用详解

2012-02-15 11:44 821 查看
Java 2D - How the Graphics2D Class Renders

正如我们在前面提到的，我们可以对Graphics2D类进行多项设置。实际上，渲染引擎在绘制Graphics2D图形前会查看 7个主要的属性：
Paint
Stroke
Font
Transformation
Clipping space
Rendering hints
Compositing rule
让我们逐一讲解：
Paint
新的paint可以同时作用在边线和填充上了。Graphics2D类可以用 setPaint()和getPaint()方法配制paint属性：
g2.setPaint(java.awt.Paint paint); Paint paint = g2.getPaint();paint可以是单色，渐变和图案。任何paint都需要实现java.awt.Paint接口。
Java 2D类库中有三个类你应该感到熟悉：
java.awt.Color:
Java 2D使用同样的常量。因为Color类实现了java.awt.Paint接口，所有的Color对象都是Paint对象。
java.awt.GradientPaint:
这个类用颜色渐变填充一个区域。构造函数制定比例和颜色。图形引擎会从第一个点到第二个点之 间线性变化两个颜色。我们还可以指定颜色图案是否允许重复。
java.awt.TexturePaint:
这个类平铺一个图像来填充图形。构造函数接收一个 java.awt.image.BufferedImage和一个Rectangle2D，把图像影射到矩形里，然后平铺矩形。
图3 显示java.awt.GradientPaint和java.awt.TexturePaint的实例。



图 3. GradientPaint 和 TexturePaint
建立一个BufferedImage来保存图像相对是更直接的方法。在 BufferedImage的构造函数里制定长，宽，高，类型为BufferedImage.TYPE_INT_RGB，然后调用 createGraphics()方法得到一个Graphics2D。
如果要用图片的话就需要更多的步骤。首先，从一个图片文件里读入Image对象，用 MediaTracker保证图片完全读入，然后建立和Image对象等宽高的空BufferedImage对象。通过createGraphics() 方法得到Graphics2D对象，最后把Image对象加载到bufferedImage里。
Stroke
描边决定着图形或文字的轮廓。通过setStroke()方法定义描边：:
g2.setStroke(java.awt.Stroke stroke); java.awt.Stroke stroke = g2.getStroke();在Java 2D出现以前，java.awt.Graphics的描绘方法产生一个1像素宽的实线边。Java 2D API给你更灵活的描边选择。边缘即可以是粗细不等的实线，也可以是等宽点线。
setStroke()方法的参数必须实现java.awt.Stroke接口。现在 java.awt.BasicStroke类是唯一实现的类。下面是BasicStroke的构造函数：
BasicStroke():
这个构造建立一个1单位宽的描边。端点样式是默认的CAP_SQUARE，默认接头样式是默 认的 JOIN_MITER。
BasicStroke(float penWidth):
指定线宽，端点样式使用默认的CAP_SQUARE，默认接头样式使用默认的 JOIN_MITER。
BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle):
指定线宽，端点样式和接头样式。
BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle, float miterLimit):
基本同上，但可以设置拼接连接的延长度，默认是10。
BasicStroke(float penWidth, int capStyle, int joinStyle, float miterLimit,
float[] dashPattern, float dashOffset):
这个构造可以通过一个表明[透明,不透明的]数组，建立点线轮廓。offset是点线的起始 位置，一般是0,0。
正如这5个构造函数所示，BasicStroke类允许设定端点样式。型如下：
java.awt.BasicStroke.CAP_BUTT: 端点直接切断。
java.awt.BasicStroke.CAP_ROUND: 以线宽为直径的圆形端点。
java.awt.BasicStroke.CAP_SQUARE: 半线宽单位延伸的方块端点。
BasicStroke 还可以指定端点的连接样式，斜角，拼接和圆角：
java.awt.BasicStroke.JOIN_BEVEL: 用直线连接两条线的外角。
java.awt.BasicStroke.JOIN_MITER: 延伸外角直至两线相接。
java.awt.BasicStroke.JOIN_ROUND: 半线宽单位的圆形封顶。
图 4 是以上各个选项的效果。



图 4. BasicStroke 的 Cap 和 Join 选项。
下面的例子用BasicStroke生成点线：
Stroke stroke = new BasicStroke(5.0f , // 线宽 BasicStroke.CAP_ROUND, // 端点 BasicStroke.JOIN_MITER, // 接头 15.0f,
// 拼接限制 new float[] {10.0,10.0} // 点线图案 5.0); // 定位 我们再看一下最后三个属性：
拼接限制可以避免当两条线以JOIN_MITER连接且角度很小的时候，延伸的很夸张。点线 图案是一个浮点数组，第一个是实线的长度，第二个是间断的长度。不断重复描绘实线和间断实现点线效果。最后的定位设置了位移，即线的起始点。
Font
所有的文本都使用能表现文字的样式图形渲染。当前的字体决定了字体的形状。使用继承自 java.awt.Graphics的getFont()方法和setFont()方法来操纵字体。尽管设置字体相对简单的工作，Java 2D还是为文本描绘提供了丰富的选线。本文的后续版本会深度讨论这个问题。
Transformation
图形在渲染前可能会进行一步或多步的变形。简单而言就是图形可能被移动，旋转或拉伸。可以通 过setTransform()方法设置当前的变形：
g2.setTransform(java.awt.geom.AffineTransform transform); AffineTransform transform = g2.getTransform();Graphics2D类提供许多方便的方法帮助实现变形。
public void rotate(double theta); public void rotate(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY); public void scale(double scaleX, double scaleY); public void shear(double shearX, double shearY); public
void translate(double translateX, double translateY); public void transform(AffineTransform transform);同样，你也可以直接操纵数字矩阵来实现复杂变形。这要比使用基本的变换，旋转，缩放，倾斜变形等复杂的多。更多关于线性代数的知识 超出了本文的讨论范围，在Java 2D API里会对此有说明。一旦你熟悉了这些概念，它们可以有效地帮你实现变形。
java.awt.AffineTransform类提供了大量的变形控制，可以唯一可实现 和上文提到的矩阵能实现的复杂变形的类。通过AffineTransform类的静态方法可以得到一个AffineTransform对象，如 AffineTransform.getRotateInstance(....)，或 AffineTransform.getShearInstance(...)，或者不带参的构造函数创建单位变形。
AffineTransform newTransformation = new AffineTransform();单位变形包含一个单位矩阵，该矩阵保留原始矢量且不可被操作变形。可以用下面的方法修改变形行为：
public void rotate(double theta); public void rotate(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY); public void scale(double scaleX, double scaleY); public void shear(double shearX, double shearY); public
void translate(double translateX, double translateY);此外，用下面的方法可以重值单位变形。setToIdentity()方法是个例外，它执行了一个简单变形。
public void setToIdentity(); public void setToRotation(double theta); public void setToRotation(double theta, double aroundPointX, double aroundPointY); public void setToScale(double scaleX, double scaleY);
public void setToShear(double shearX, double shearY); public void setToTranslation(double translateX, double translateY);你还可以连接或预连接其他AffineTransform类。这样不仅仅是精确控制变形顺序，而是创建了变形序列（例如变换 ->旋转->变换->缩放...）。使用下面的方法连接或预连接：
public void concatenate(AffineTransform transform); public void preConcatenate(AffineTransform transform);
Clipping Space
如果渲染操作在当前的剪辑空间外，则任何像素不会被改变。当前默认的剪辑空间是null，即 修改整个图像表层。可以用setClip()方法设置当前的剪辑空间，该方法继承自java.awt.Graphics：
g2.setClip(Shape clip); g2.setClip(int x, int y, int width, int height); Shape clip = g2.getClip();此外，Graphics2D类提供了chip()方法，可以把传入的图形和当前剪辑空间的交集设置为新的剪辑空间。
g2.clip(Shape s);图形既可能是矩形之类的简单图形，也可能是字母数字之类的复杂图形。通过剪辑，可以选择或排出会受影响的像素。
Rendering Hints
Rendering hints是Graphics2D对象描绘基本类型时使用的各种描绘方法。如先前使用的抗锯齿hint。这些hints被封装在 java.awt.RenderingHints类中。由于使用Java 2D API会比旧的AWT涉及更多的计算，设计师默认禁止了一部分特性以提高性能。两个最常用的设置是抗锯齿（混合锯齿柔滑锯齿线）和高质量渲染，如下：
RenderingHints renderHints = new RenderingHints(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON); renderHints.put(RenderingHints.KEY_RENDERING, RenderingHints.VALUE_RENDER_QUALITY);
... public void paintComponent(Graphics g) { super.paintComponent(g); Graphics2D g2d = (Graphics2D)g; g2d.setRenderingHints(renderHints); ... } 其他渲染hints适用在不同的环境下。如缩放图片时，为KEY_INTERPOLATION使用 VALUE_INTERPOLATION_BILINEAR。请查阅本类的Javadoc，详细了解各个选项所适用的环境。
Compositing Rule
组合规则决定图形之间颜色的相互影响。例如图片或图形的不透明度属于整个分类。以下方法可以 得到组合规则：
g2.setComposite(java.awt.Composite composite); Composite composite = g2.getComposite();Java 2D允许分配透明(alpha)值，以便底层的图形可以显示出来。通常我们会创建一个java.awt.AlphaComposite对象，然后传入 setComposite()方法的实现。
通常，用AlphaComposite.getInstance()方法，配合一定的混合规 则和透明度值，创建AlphaComposite对象。Java 2D内建了一些符合 Porter-Duff 组合规则的混合规则。但在处理不透明时，通常会使用AlphaComposite.SRC_OVER。透明值由透明到不透明是在0.0和1.0之间。下面 是完整的列表：
AlphaComposite.CLEAR - 交集部分的颜色和透明被清除。 AlphaComposite.DST - 目标未修改。 AlphaComposite.DST_ATOP - 目标和源重叠的部分组合在源上。 AlphaComposite.DST_IN - 显示目标和源重叠的部分。 AlphaComposite.DST_OUT -显示目标没有和源重叠的部分。 AlphaComposite.DST_OVER
- 目标覆盖在源之上。 AlphaComposite.SRC - 源复制给目标。 AlphaComposite.SRC_ATOP - 源和目标重叠的部分组合在目标上。 AlphaComposite.SRC_IN - 显示源和目标重叠的部分。 AlphaComposite.SRC_OUT - 显示源没有和目标重叠的部分。 AlphaComposite.SRC_OVER - 源覆盖在目标之上。图 5 是几个常用选项的图形效果。



图 5. Alpha Composite的常用选项。
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