第1讲 Java图形窗口程序设计

教学与实践目的：回顾、熟悉和掌握Java图形界面的设计及标准输入输出方法，为后续编程任务奠定基础。

说明：在Java体系中，最常用的图形界面设计库主要是Swing和JavaFX，本课程使用JavaFX，采用手写代码方式创建窗体界面，建议的jdk版本为jdk8（因为jdk8已经内置javaFX库，后续版本被剥离，需要额外下载jar包），oc.our-web.org教学资源站点可下载JDK8。

本课程编程使用的IDE建议为Intellij Idea Community（免费版本）。

简单的图形界面程序

图形界面如图1.1所示。

知识点：JavaFX布局，TextFiled、TextArea、Button、Label等各控件用法，事件驱动，字符串读写技术，字符流IO

图1.1 用户界面

该应用程序使用“发送”按钮将信息输入区的内容显示在信息显示区中；“保存”按钮将显示的内容保存到文本文件；“加载”将文本文件内容显示。

1. 窗体界面创建

（1）启动Intellij Idea (以后简称
idea），新建项目之前，首先设置默认的编码为utf-8，如图1.2所示。

图1.2 设置

（2）新建一个项目，如图1.3所示，左方选择“Java”，右方不要勾选任何Additional
Libraries and
Frameworks，按提示一路next，选择一个合适的项目名完成新建过程，例如NetworkApp，在机房上机时，建议在D盘新建一个自己学号的文件夹，然后把项目建立在该文件夹中，方便管理。下课时将自己的项目文件夹打包带走，然后清理掉文件夹。所有的代码也使用package来管理，例如本章可以在src下新建一个包chapter01，这一讲内容的代码就在这个包下来创建。

图1.3 新建项目

（3）
新建javaFX源程序，命名为SimpleFX：鼠标右键点击对应的包chapter01，在弹出菜单中New
-> JavaFXApplication，如图1.4所示，然后命名即可。

图1.4 新建JavaFX源程序

2. 窗体界面相关核心代码

public class SimpleFX extends Application { private Button btnExit = new Button("退出"); private Button btnSend = new Button("发送"); private Button btnOpen = new Button("加载"); private Button btnSave = new Button("保存"); *//待发送信息的文本框* private TextField tfSend = new TextField(); *//显示信息的文本区域* private TextArea taDisplay = new TextArea(); public void start(Stage primaryStage) { BorderPane mainPane = new BorderPane(); *//内容显示区域* VBox vBox = new VBox(); vBox.setSpacing(10);*//各控件之间的间隔* *//VBox面板中的内容距离四周的留空区域* vBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20)); vBox.getChildren().addAll(new Label("信息显示区："), taDisplay,new Label("信息输入区："), tfSend); *//设置显示信息区的文本区域可以纵向自动扩充范围* VBox.*setVgrow*(taDisplay, Priority.*ALWAYS*); mainPane.setCenter(vBox); *//底部按钮区域* HBox hBox = new HBox(); hBox.setSpacing(10); hBox.setPadding(new Insets(10,20,10,20)); hBox.setAlignment(Pos.*CENTER_RIGHT*); hBox.getChildren().addAll(btnSend,btnSave,btnOpen,btnExit); mainPane.setBottom(hBox); Scene scene = new Scene(mainPane,700,400); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); …… *//--------事件驱动响应代码部分--------* …… }

对于文本区域taDisplay控件，自行查找方案，将其设置为只读和自动换行。

该程序中，需要对四个按钮的点击操作进行响应，可使用动作事件，即调用按钮的setOnActon方法，如果事件响应的代码量不大，可以直接在方法的参数中写匿名内部类或lambda表达式，否则就单独写一个内部类，其实例作为方法的参数。

对于**“退出”按钮**，代码很简单，使用lambda表达式，其参考代码为：

btnExit.setOnAction(event -\> {System.exit(0);});

“发送”按钮参考代码：

btnSend.setOnAction(event -\> { String msg = tfSend.getText(); taDisplay.appendText(msg + "\\n"); tfSend.clear(); });

请添加文本框tfSend的回车响应功能：文本框中输完内容，回车即可将信息添加到信息显示区；如果是Shift+回车，则在信息前加上
echo: 的信息头再发送。

信息的文件读写

信息的文件读写是指将信息显示区的信息保存到文本文件，或从文本文件中读取内容。

**设计思想：**新增一个文件操作类，完成文件在磁盘方面的读写功能，并对外提供功能接口。保存和读取的文本文件不应该写死在代码中，而是由用户来选择，可以使用文件对话框（JavaFX中的对话框用法，及文本文件的读写类的选择可参看本讲的附录部分）。

知识点： IO操作，文件选择框，异常处理，类之间的调用

1. 实现流程

（1）新增一个文件操作类TextFileIO，负责文件操作的相关功能，至少实现append方法和load方法用于保存和读取文件；

（2）在SimpleFX类中的合适位置将TextFileIO类实例化为textFileIO，在“保存”按钮的响应事件代码中添加相应功能，代码段如下：

btnSave.setOnAction(event -\> { *//添加当前时间信息进行保存* textFileIO.append( LocalDateTime.*now*().withNano(0) +" "+ taDisplay.getText()); });

（3）在“加载”按钮的响应事件代码中添加相应功能，代码段如下：

btnOpen.setOnAction(event -\> { String msg = textFileIO.load(); if(msg != null){ taDisplay.clear(); taDisplay.setText(msg); } });

2. TextFileIO类的核心代码

public class TextFileIO { private PrintWriter pw = null; private Scanner sc = null; public TextFileIO() { } public void append(String msg) { FileChooser fileChooser = new FileChooser(); File file = fileChooser.showSaveDialog(null); if(file == null) *//用户放弃操作则返回* return; *//以追加模式utf-8的编码模式写到文件中* try { pw = new PrintWriter( new OutputStreamWriter( new FileOutputStream(file, true), "utf-8")); pw.println(msg); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { pw.close(); } } public String load() { FileChooser fileChooser = new FileChooser(); File file = fileChooser.showOpenDialog(null); if(file == null) *//用户放弃操作则返回* return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); try { *//读和写的编码要注意保持一致* sc = new Scanner(file,"utf-8"); while (sc.hasNext()) { sb.append(sc.nextLine() + "\\n"); *//补上行读取的行末尾回车* } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { sc.close(); } return sb.toString(); } }

这个TextFileIO类的设计其实不太合适，这种封装基础操作的类，应该是可以适用于各种场合，而这个类的操作中使用了窗体的对话框方式，在一些无GUI的控制台环境就无法使用了。大家可以思考这个类如何优化，对应的窗体程序又该如何对应修改。

注意事项

我们会看到不少窗体程序例子，控件类型的变量，例如Button、TextFiled等类型变量，是直接定义在start方法中，就是成为局部变量，随用随定义。这种情况是因为所有访问该变量的代码都在这个方法中，例如事件响应代码等。

但从设计考虑，可能被多个方法访问的变量，还是类似本讲的方式，定义为成员变量更方便；对于那些不需要再访问的类型，例如Label，就选择定义为局部变量。

掌握好本讲的窗体布局、事件响应等知识，后续章节的窗体都是本讲类似界面，只要稍作修改即可。

附录

JavaFX中的对话框

在窗体编程中，对话框使用频率很高，Java 8u40
之后JavaFX才内置有对话框功能，参见JavaFX中对话框.pptx，详细用法可参考慕课网中对应内容的视频：第十四讲
JavaFx中其它的知识点 -> 14.1
JavaFX中的对话框（该课程的加入密码为javagdufs）
。

字节流和字符(文本)流

**字节流：**是8比特一个单元,如键盘输入流、文件输入流、网络输入流，文件输出流、网络输出流等。

支持字节流操作的类有：

OutputStream, FileOutputStream, DataOutputStream 等是字节输出流;

InputStream, FileInputStream, DataInputStream等是字节输入流;

字符流：8/16/32比特一个单元，其长度取决采用何种编码算法，如ISO为32位，GB2312/GBK，utf-8等为16位，ASCII为8位。

支持字符和字符串操作的类有：

InputStreamReader，BufferedReader、Scanner可读字符类,

OutputStreamWriter，PrintWriter可写字符类,

写文本文件最常用的类是PrintWriter，PrintWriter类中有一个常用的println(msg)方法，向输出流中输出一行字符，并自动添加一个行结束符:\n。注意，在使用PrintWriter类时，其虽然可以将文件名作为参数来写文件，但这种用法不能提供追加模式的，所以一般是和FileOutputStream联合使用，例如：

new PrintWriter(new FileOutputStream("temp.txt", true));

如果还需要指定文本的编码，并且是追加模式，可以这样联合使用：

new PrintWriter( new OutputStreamWriter( new FileOutputStream("temp.txt",true), "UTF-8"));

读文件常用的是Scanner和BufferedReader类。Scanner提供了大量对应PrintWriter的写操作的相反的读操作，最常用的是nextLine()方法；而BufferedReader类中有一个常用的readLine()方法，从输入流中读一行字符。

在本地文本文件读写中，常用的字符流组合是PrintWriter和Scanner。在网络信息传输中，常用的字符流组合是PrintWriter和BufferedReader，BufferedReader相对Scanner虽然功能少些，但其效率更高，尤其是在网络传输中。

3. 控制台乱码问题

Windows操作系统中，cmd控制台默认的编码为gbk，一些使用utf-8编码的中文内容在控制台显示就可能出现编码不一致造成的乱码，这种情况下，可以临时将控制台编码修改为utf-8：

（1）运行CMD

（2）在命令行中输入 chcp 65001 回车,
控制台会切换到新的代码页（65001表示utf-8，默认为936）

（3）在标题栏点击右键, 打开属性面板,
会看到“选项”标签页下方显示“当前代码页”的编码. 然后选择“字体”标签页,
把字体设置为Lucia Console, 然后确定关闭.

完整代码实现

SimpleFX

package chapter01; import com.sun.xml.internal.ws.api.model.wsdl.WSDLOutput; import javafx.application.Application; import javafx.event.EventHandler; import javafx.geometry.Insets; import javafx.geometry.Pos; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.control.Button; import javafx.scene.control.Label; import javafx.scene.control.TextArea; import javafx.scene.control.TextField; import javafx.scene.input.KeyCode; import javafx.scene.input.KeyEvent; import javafx.scene.layout.BorderPane; import javafx.scene.layout.HBox; import javafx.scene.layout.Priority; import javafx.scene.layout.VBox; import javafx.stage.FileChooser; import javafx.stage.Stage; import java.io.File; import java.time.LocalDateTime; public class SimpleFX extends Application { private Button btnExit = new Button("退出"); private Button btnSend = new Button("发送"); private Button btnOpen = new Button("加载"); private Button btnSave = new Button("保存"); //待发送信息的文本框 private TextField tfSend = new TextField(); //显示信息的文本区域 private TextArea taDisplay = new TextArea(); private TextFileIO textFileIO = new TextFileIO(); public void start(Stage primaryStage) { BorderPane mainPane = new BorderPane(); //内容显示区域 VBox vBox = new VBox(); vBox.setSpacing(10);//各控件之间的间隔 //VBox面板中的内容距离四周的留空区域 vBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20)); vBox.getChildren().addAll(new Label("信息显示区："), taDisplay, new Label("信息输入区："), tfSend); //设置显示信息区的文本区域可以纵向自动扩充范围 VBox.setVgrow(taDisplay, Priority.ALWAYS); mainPane.setCenter(vBox); //底部按钮区域 HBox hBox = new HBox(); hBox.setSpacing(10); hBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20)); hBox.setAlignment(Pos.CENTER_RIGHT); hBox.getChildren().addAll(btnSend, btnSave, btnOpen, btnExit); mainPane.setBottom(hBox); Scene scene = new Scene(mainPane, 500, 400); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); //--------事件驱动响应代码部分-------- taDisplay.setEditable(false); taDisplay.setWrapText(true); btnExit.setOnAction(event -> { System.exit(0); }); btnSend.setOnAction(event -> { String msg = tfSend.getText(); taDisplay.appendText(msg + "\n"); tfSend.clear(); }); tfSend.setOnKeyPressed(new EventHandler() { @Override public void handle(KeyEvent event) { if (event.isShiftDown() && event.getCode() == KeyCode.ENTER) { String msg = tfSend.getText(); taDisplay.appendText("echo" + msg + "\n"); tfSend.clear(); } else if (event.getCode() == KeyCode.ENTER) { String msg = tfSend.getText(); taDisplay.appendText(msg + "\n"); tfSend.clear(); } } }); btnSave.setOnAction(event -> { FileChooser fileChooser = new FileChooser(); File file = fileChooser.showSaveDialog(null); textFileIO.append(file, LocalDateTime.now().withNano(0) + " " + taDisplay.getText()); }); btnOpen.setOnAction(event -> { FileChooser fileChooser = new FileChooser(); File file = fileChooser.showSaveDialog(null); String msg = textFileIO.load(file); if (msg != null) { taDisplay.clear(); taDisplay.setText(msg); } }); } }

TextFileIO

package chapter01; import javafx.stage.FileChooser; import java.io.*; import java.util.Scanner; public class TextFileIO { private PrintWriter pw = null; private Scanner sc = null; public TextFileIO(){ } // public void append(String msg) { // FileChooser fileChooser = new FileChooser(); // File file = fileChooser.showSaveDialog(null); // if (file == null) // return; // try { // pw = new PrintWriter( // new OutputStreamWriter( // new FileOutputStream(file, true), "utf-8")); // pw.println(msg); // } catch (Exception e) { // e.printStackTrace(); // } finally { // pw.close(); // } // } // public String load(){ // FileChooser fileChooser = new FileChooser(); // File file = fileChooser.showSaveDialog(null); // if(file == null) // return null; // StringBuilder sb = new StringBuilder(); // try { // sc = new Scanner(file,"utf-8"); // while(sc.hasNext()){ // sb.append(sc.nextLine()+"\n"); // // } // } catch (FileNotFoundException e) { // e.printStackTrace(); // }finally { // sc.close(); // } // return sb.toString(); // // } // 改写之后，不需要GUI界面的IO public void append(File file,String msg) { if (file == null) return; try { pw = new PrintWriter( new OutputStreamWriter( new FileOutputStream(file, true), "utf-8")); pw.println(msg); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { pw.close(); } } public String load(File file){ if(file == null) return null; StringBuilder sb = new StringBuilder(); try { sc = new Scanner(file,"utf-8"); while(sc.hasNext()){ sb.append(sc.nextLine()+"\n"); } } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); }finally { sc.close(); } return sb.toString(); } }