FXML与JavaFX 3D图形：从入门到精通的高级应用教程

# 1. FXML与JavaFX 3D图形简介

## 1.1 FXML与JavaFX 3D图形的联结
当我们开始探索JavaFX的3D图形世界时，我们不可避免地会遇到FXML。FXML（JavaFX Markup Language）是一种基于XML的标记语言，用于描述JavaFX应用程序的用户界面布局。虽然它主要用于二维界面，但它也能有效地在三维空间中构建和管理组件。FXML与JavaFX的关系紧密，FXML文件通过声明方式定义界面，而JavaFX则负责解释FXML定义并动态生成界面。

## 1.2 FXML的优势与局限
FXML的优势在于它允许开发者将界面布局与后端逻辑分离，这样便于管理复杂的应用界面，并且提高了代码的可读性和可维护性。但是，FXML在处理3D图形方面并不是它的主要用途，这导致了一些限制。在某些情况下，开发者可能需要直接使用JavaFX的3D API来实现更高级或特定的3D图形效果，而不仅仅依赖于FXML。

## 1.3 JavaFX 3D图形的特点
JavaFX的3D图形能力提供了一个强大的场景图，其中包含了对光源、材质、几何体和视图变换的支持。它还支持纹理映射和多种渲染技术，可以创建复杂的3D动画和交互式应用。开发者可以利用这些特性来构建高度沉浸和引人入胜的用户体验。而当我们将FXML与JavaFX的3D图形功能结合起来时，就能够以一种更加模块化和结构化的方式，来构建复杂的3D场景和界面。

# 2. FXML的基础知识和操作

## 2.1 FXML的基本概念
### 2.1.1 FXML的定义和作用

FXML（XML-based User Interface Markup Language）是一种基于XML的标记语言，用于描述JavaFX应用程序的用户界面。它为JavaFX的UI组件提供了一个清晰的、声明式的定义方式，这使得开发者能够以一种分离的方式来设计UI，即将UI布局与业务逻辑代码分开处理。

在JavaFX中，FXML的引入可以带来以下几个显著优势：
- **UI与逻辑分离**：FXML将用户界面的定义从Java代码中解放出来，从而允许UI设计者（可能是不熟悉Java的人员）来设计和修改界面，同时让Java开发者专注于业务逻辑的编写。
- **模块化**：使用FXML，开发者可以将界面分解成独立的部分，每个部分可以单独加载和重用，从而提高应用的模块化程度。
- **可维护性**：因为界面和逻辑是分离的，维护和更新UI不会影响到业务逻辑代码，反之亦然，这降低了维护成本。
- **易于国际化**：FXML文件可以轻松地支持国际化，允许UI元素独立于应用程序的其他部分翻译成不同的语言。

### 2.1.2 FXML与JavaFX的关系

FXML与JavaFX紧密相关，但并不是JavaFX的核心组成部分。JavaFX使用FXML作为其一种可选的用户界面描述语言。FXML文件被编译成Java类，在运行时由JavaFX框架加载和解析，然后实例化为对应的UI组件。简而言之，FXML提供了一种可读性好、易于管理的方式来构建JavaFX的用户界面，而JavaFX提供了执行这个界面的引擎。

FXML文件中的组件与JavaFX中的组件一一对应。例如，在FXML中定义的按钮会在JavaFX应用程序中以`Button`类的实例呈现。FXML的作用是在编译时定义这些UI组件的结构和属性，而JavaFX的作用是在运行时将这些定义转化为可视化的界面元素。

## 2.2 FXML的结构和语法
### 2.2.1 FXML文件的结构组成

FXML文件的结构基于XML，这意味着它遵循严格的标签、属性和嵌套规则。一个典型的FXML文件通常包含以下几个部分：
- 根元素：每个FXML文件必须有一个根元素，通常是`<FXRoot>`。
- XML命名空间声明：用于指定FXML标记语言的版本。
- 控制器引用：可以指定一个控制器类，用于处理界面事件和数据绑定。
- UI组件定义：通过各种标签定义界面元素，如按钮、文本框等。
- 属性设置：为界面元素设置必要的属性，如文本、尺寸、颜色等。

一个基本的FXML文件结构示例如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<?import javafx.scene.layout.*?>
<?import javafx.scene.control.*?>
<?import java.lang.*?>

<AnchorPane xmlns:fx="***" fx:controller="your.package.YourControllerClass">
    <Button text="Click Me" onAction="#handleClick" />
    <!-- 更多的UI组件 -->
</AnchorPane>

### 2.2.2 FXML标签和属性的使用

在FXML中定义UI组件时，使用的是特定的标签，这些标签代表JavaFX中的类。例如，`<Button>`标签对应于`javafx.scene.control.Button`类。每个标签都可以包含若干属性，这些属性会转化为组件的属性或者绑定的表达式。

标签属性可以分为两大类：
- **静态属性**：这些属性在FXML加载时就确定了值，不需要运行时计算。例如，`text`属性设置按钮显示的文本：

  <Button text="Save" />

- **动态属性**：这些属性使用FX:binding表达式，绑定到控制器类中的方法或者变量，可以在运行时动态地计算或改变。例如，`onAction`属性绑定按钮点击事件的处理方法：

  <Button onAction="#handleSave" />

在FXML中使用属性，不仅可以设置组件的静态样式和行为，还可以通过绑定的方式将UI组件与后端逻辑紧密联系起来，实现复杂的交互逻辑。

## 2.3 FXML与控制器的交互
### 2.3.1 控制器的作用和定义

控制器（Controller）在FXML中扮演了一个中介的角色，它连接着用户界面和业务逻辑。控制器是一个普通的Java类，它包含处理用户交互（比如按钮点击）的方法，以及为UI组件提供数据和逻辑的变量和方法。

控制器的定义步骤包括：
1. 创建一个Java类，该类可以包含私有成员变量、公有方法和事件处理方法。
2. 使用`@FXML`注解标注类中的私有成员变量，以便于FXML加载时可以将UI组件自动注入到这些变量中。
3. 在FXML文件中通过`fx:controller`属性指定该控制器类。

例如，一个简单的控制器类定义如下：

package your.package;

import javafx.fxml.FXML;
import javafx.scene.control.Button;

public class YourControllerClass {
    @FXML
    private Button yourButton;

    @FXML
    public void handleClick(ActionEvent event) {
        // 事件处理逻辑
    }
}

### 2.3.2 控制器与FXML的绑定方法

控制器与FXML之间的绑定主要通过注解和引用属性实现。当FXML加载时，JavaFX框架会自动查找被`@FXML`注解的成员变量，并根据FXML中定义的ID将相应的UI组件注入到这些变量中。同时，如果在FXML中声明了事件处理器方法，如`onAction="#handleClick"`，JavaFX也会在适当的时候调用这些方法。

绑定的方法主要有以下几种：
- **变量注入**：通过`@FXML`注解，JavaFX会自动将匹配ID的UI组件注入到类的成员变量中。
- **方法调用**：通过在FXML中的事件绑定属性（如`onAction`），指定对应控制器的方法，当事件发生时自动调用该方法。
- **数据绑定**