利用Swing绘制2D图形

# 1. Swing图形界面介绍

1.1 **Swing是什么？**

Swing是Java的一个GUI工具包，用于开发图形界面应用程序。它提供了丰富的组件库，可以用来创建按钮、文本框、标签等各种界面元素。

1.2 **Swing与AWT的区别**

AWT（Abstract Window Toolkit）是Java的原始GUI工具包，而Swing是在AWT之上的一层抽象，提供了更丰富的控件和功能。相比AWT，Swing具有更好的外观和跨平台性能。

1.3 **为什么选择Swing来绘制2D图形？**

Swing提供了强大的绘图能力，可以方便地绘制各种2D图形，同时支持事件处理和动画效果。使用Swing可以快速实现图形界面，并且可以与其他Swing组件无缝集成，为绘制2D图形提供了便利。

# 2. Swing绘图基础

Swing是Java中用于创建图形用户界面的工具包，其中提供了丰富的绘图功能，可以用于绘制各种2D图形。在本章中，我们将介绍Swing绘图的基础知识，包括如何绘制简单图形，设置颜色和线条样式，以及坐标系与尺寸单位的转换。

### 2.1 绘制简单图形：线段、矩形、圆形

首先，让我们来看一下如何在Swing中绘制简单的图形。下面是一个Java Swing中绘制线段、矩形和圆形的示例代码：

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

public class SimpleDrawingExample extends JFrame {

    public SimpleDrawingExample() {
        setTitle("Simple Drawing Example");
        setSize(400, 400);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        add(new MyPanel());
    }

    class MyPanel extends JPanel {
        @Override
        protected void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);

            // 绘制线段
            g.drawLine(50, 50, 200, 50);

            // 绘制矩形
            g.drawRect(50, 100, 100, 50);

            // 绘制圆形
            g.drawOval(200, 100, 50, 50);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            SimpleDrawingExample example = new SimpleDrawingExample();
            example.setVisible(true);
        });
    }
}

在上面的示例代码中，我们创建了一个继承自JPanel的自定义面板类MyPanel，在其paintComponent方法中使用Graphics对象绘制了线段、矩形和圆形。然后在主函数中创建了SimpleDrawingExample窗口，并将自定义面板添加到窗口中进行显示。

### 2.2 设置颜色和线条样式

在Swing中，可以通过设置Graphics对象的颜色和线条样式来实现绘图效果的定制化。下面是一个示例代码，演示了如何在绘制图形时设置颜色和线条样式：

class CustomDrawingExample extends JFrame {

    public CustomDrawingExample() {
        setTitle("Custom Drawing Example");
        setSize(400, 400);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        add(new MyPanel());
    }

    class MyPanel extends JPanel {
        @Override
        protected void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);

            // 设置颜色
            g.setColor(Color.RED);

            // 设置线条样式
            Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
            BasicStroke stroke = new BasicStroke(3, BasicStroke.CAP_ROUND, BasicStroke.JOIN_ROUND);
            g2d.setStroke(stroke);

            // 绘制矩形
            g.drawRect(50, 50, 100, 100);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            CustomDrawingExample example = new CustomDrawingExample();
            example.setVisible(true);
        });
    }
}

在上面的示例中，我们使用了setColor方法设置了绘图的颜色为红色，使用Graphics2D对象设置了绘图的线条样式为圆形端点和连接处为圆角。然后在绘制矩形时，直接应用了这些颜色和线条样式的设置。

### 2.3 坐标系与尺寸单位的转换

在Swing中绘制图形时，需要理解物理坐标和像素坐标之间的转换关系，以及坐标系的原点位置。下面是一个示例代码，演示了如何进行坐标系的转换绘制椭圆：

class CoordinateTransformExample extends JFrame {

    public CoordinateTransformExample() {
        setTitle("Coordinate Transform Example");
        setSize(400, 400);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        add(new MyPanel());
    }

    class MyPanel extends JPanel {
        @Override
        protected void paintComponent(Graphics g) {
            super.paintComponent(g);

            // 获取面板的宽度和高度
            int panelWidth = getWidth();
            int panelHeight = getHeight();

            // 以面板中心为原点，绘制椭圆
            int centerX = panelWidth / 2;
            int centerY = panelHeight / 2;
            int radiusX = 100;
            int radiusY = 50;
            g.drawOval(centerX - radiusX, centerY - radiusY, radiusX * 2, radiusY * 2);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            CoordinateTransformExample example = new CoordinateTransformExample();
            example.setVisible(true);
        });
    }
}

在上面的示例中，我们首先获取了面板的宽度和高度，然后根据面板中心计算出了椭圆的位置和尺寸。这里进行了坐标的转换，使得绘制的椭圆始终处于面板的中心位置。

通过上面的示例代码，我们可以学习到在Swing中如何绘制简单图形，设置颜色和线条样式，以及进行坐标系与尺寸单位的转换。这些是绘制2D图形的基础知识，为后续的高级图形绘制打下了基础。

# 3. Swing绘制复杂图形

在第三章中，我们将介绍如何利用Swing库来绘制一些复杂的图形，包括绘制多边形、曲线以及组合和填充图形。通过这些内容的学习，你将更加熟练掌握Swing绘图的技巧，为实现更加丰富多彩的图形界面效果打下基础。

#### 3.1 绘制多边形

在Swing中，要绘制多边形可以通过绘制一系列相连的线段来实现。下面是一个简单的Java示例代码，演示如何使用Swing绘制一个五边形：

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

public class PolygonExample extends JPanel {
    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        int[] xPoints = {50, 100, 150, 120, 80};
        int[] yPoints = {50, 70, 100, 140, 120};
        int nPoints = 5;
        g.setColor(Color.RED);
        g.fillPolygon(xPoints, yPoints, nPoints);
    }
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("Polygon Example");
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame.add(new PolygonExample());
        frame.setSize(200, 200);
        frame.setVisible(true);
    }
}

**代码总结：**
- 使用`fillPolygon`方法可以填充一个多边形；
- `xPoints`和`yPoints`数组分别表示多边形各顶点的横纵坐标；
- `nPoints`表示多边形的边数。

**结果说明：**
运行上述代码，将会在窗口中绘制一个红色的五边形。

#### 3.2 绘制曲线

在Swing中，绘制曲线可以使用`drawCurve`方法。以下是一个绘制贝塞尔曲线的Java示例代码：

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

public class CurveExample extends JPanel {

    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);

        Graphics2D g2d = (Graphics2D) g;
        g2d.setColor(Color.BLUE);

        int x1 = 50, y1 = 50;
        int x2 = 150, y2 = 150;
        int ctrlX1 = 80, ctrlY1 = 100;
        int ctrlX2 = 120, ctrlY2 = 120;

        CubicCurve2D curve = new CubicCurve2D.Double(x1, y1, ctrlX1, ctrlY1, ctrlX2, ctrlY2, x2, y2);
        g2d.draw(curve);
    }

    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame("Curve Example");
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        frame