Графические интерфейсы пользователя Java - Тимур Сергеевич Машнин

© Тимур Машнин, 2020

ISBN 978-5-0050-2742-9

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Любое приложение, требующее взаимодействия с пользователем, должно иметь интерфейс пользователя или GUI Graphical User Interface.

От интерфейса пользователя зависит привлекательность и удобство работы с программой.

Интерфейс пользователя может быть, как низкоуровневым, в виде командной строки, так и иметь разнообразные графические компоненты – кнопки, переключатели, меню, поля ввода и другие элементы.

Технология Java предлагает набор библиотек классов и интерфейсов, на основе которых можно построить эффективный графический интерфейс пользователя, имеющий необходимый внешний вид и поведение для создания комфортной среды конечному потребителю.

Самой первой графической библиотекой платформы Java была библиотека AWT набора JDK 1.0.

Далее библиотека AWT была дополнена библиотекой Java 2D двухмерной графики и изображений.

Библиотека AWT обеспечивает для разработчика приложений возможность использования таких основных компонентов GUI-интерфейса как кнопка, флажок, список выбора, прокручивающийся список, метка, диалоговое окно, окно выбора файла, меню, панель с прокруткой, текстовая область и текстовое поле, использования функции Drag-and-Drop, возможность обработки событий UI-компонентов, компоновки компонентов в рабочей области, работы с цветом, шрифтом, графикой, рисования и печати.

Библиотека AWT считается тяжеловесной, так как она содержит нативную библиотеку java.awt.peer, через которую взаимодействует с операционной системой компьютера таким образом, что AWT-компоненты имеют своих двойников, реализованных для конкретной операционной системы, с которыми они связаны интерфейсами пакета java.awt.peer.

Поэтому отображение AWT GUI-интерфейса зависит от операционной системы, в которой приложение развернуто.

Для расширения набора GUI-компонентов библиотеки AWT, устранения ее тяжеловесности и возможности выбора внешнего вида и поведения (Look and Feel) GUI-компонентов была создана графическая библиотека Swing.

Библиотека Swing основывается на библиотеке AWT и напрямую не связана, как библиотка AWT, с операционной системой, в которой она работает.

Поэтому библиотека Swing является уже легковесной.

Кроме того, библиотека Swing дополняет библиотеку AWT такими компонентами GUI-интерфейса как панель выбора цвета, индикатор состояния, переключатель radio button, слайдер и спиннер, панель с закладками, таблицы и деревья, расширенными возможностями компоновки GUI-компонентов, таймером, возможностью отображения HTML-контента.

С помощью библиотеки Swing стало возможным создать набор отображений Look and Feel, которые разработчик может выбирать, не оглядываясь на операционную систему, и изменять внешний вид GUI-интерфейса.

Также библиотека Swing реализует архитектуру MVC (Model-View-Controller) и потоковую модель Event Dispatch Thread (EDT).

Библиотека SWT (Standard Widget Toolkit) является альтернативой библиотекам AWT/Swing, однако она не включена в официальный релиз JRE/JDK.

Библиотека SWT была создана в процессе работы над проектом Eclipse и является попыткой взять лучшее из архитектур библиотек AWT и Swing и предоставить возможность создания быстрых GUI-интерфейсов с отображением Look and Feel, как можно более полно соответствующим операционной системе, в которой они работают.

Архитектура системы SWT построена таким образом, что SWT-компоненты представляют собой лишь Java-оболочки GUI-компонентов конкретной операционной системы.

Для операционной системы, в которой отсутствует реализация какого-либо компонента, система SWT обеспечивает Java-эмуляцию.

Так в системе SWT достигается скорость работы и полное соответствие внешнему виду и поведению операционной системе.

Для создания GUI-интерфейса система SWT предоставляет такие GUI-компоненты как кнопка, включая флажок и переключатель, список, метка, меню, текстовая область, диалоговое окно, индикатор прогресса, панель с прокруткой, слайдер и спиннер, таблица и дерево, панель с вкладками, панель выбора даты, панель инструментов, встроенный Web-браузер, гиперссылка, а также обеспечивает компоновку SWT-компонентов, встраивание AWT-компонентов, отображение OpenGL-контента, печать, поддержку операций Drag and Drop, 2D-графики, технологии Win32 OLE.

Библиотека JFace дополняет библиотеку SWT и создана на основе библиотеки SWT с реализацией архитектуры MVC (Model-View-Controller), предоставляя такие MVC GUI-компоненты как таблица, дерево, список, текстовая область и диалоговое окно, обеспечивая определение пользовательских команд независимо от их представления в GUI-интерфейсе, управление шрифтами и изображениями, помощь пользователю в выборе соответствующего содержания для полей в GUI-компонентах, выполнение длительных задач.

Библиотека Java 3D была создана как высокоуровневая библиотека для создания 3D графики, включая анимацию 3D-объектов.

Библиотека Java 3D не включена в официальный релиз JRE/JDK и требует отдельной установки.

Библиотека Java 3D оперирует объектами, размещаемыми в графе сцены, который представляет собой дерево 3D-объектов и предназначен для визуализации.

Java3D-приложение может работать как настольное приложение, как апплет или как настольное приложение и апплет.

По сути, библиотека Java 3D является оберткой графических библиотек OpenGL и DirectX.

Каждая из вышеперечисленных графических библиотек имеет свои преимущества и недостатки, в числе которых надо отметить тот факт, что данные библиотеки не удовлетворяют современным требованиям работы с медиаконтентом.

Кроме того, данные библиотеки не обеспечивают возможность декларативного создания GUI-интерфейса на основе языка XML.

Библиотека JavaFX была создана как универсальная платформа, предоставляющая современные GUI-компоненты с возможностью их декларативного описания, богатый набор библиотек для работы с медиаконтентом и 2D/3D графикой, а также высокопроизводительную среду выполнения приложений.

Первоначально, с 2007 по 2010 год, версии 1.1, 1.2 и 1.3 платформы JavaFX содержали:

– Декларативный язык программирования JavaFX Script создания UI-интерфейса.

– Набор JavaFX SDK, обеспечивающий компилятор и среду выполнения.

– Плагины для сред выполнения NetBeans IDE и Eclipse.

– Плагины для Adobe Photoshop и Adobe Illustrator, позволяющие экспортировать графику в код JavaFX Script, инструменты конвертации графического формата SVG в код JavaFX Script.

Платформа JavaFX версии 2.0 выпуска 2011 года кардинально отличалась от платформы JavaFX версии 1.х.

Платформа JavaFX 2.х больше не поддерживала язык JavaFX Script, а вместо этого предлагала новый программный интерфейс JavaFX API для создания JavaFX-приложений полностью на языке Java.

Для альтернативного декларативного описания графического интерфейса пользователя платформа JavaFX 2.х предлагала новый язык FXML.

Кроме того, платформа JavaFX 2.х обеспечивала новые графический и медиа движки, улучшающие воспроизведение графического и мультимедийного контента, обеспечивала встраивание HTML-контента в приложения, новый плагин для Web-браузеров, широкий выбор GUI-компонентов с поддержкой CSS3, 2D графику, создание отчетов с диаграммами, интеграцию с библиотекой Swing.

При этом платформа JavaFX версии 2.х содержала:

– Набор JavaFX SDK, предоставляющий инструмент JavaFX Packager tool компиляции, упаковки и развертывания JavaFX-приложений, Ant-библиотеку для сборки JavaFX-приложений, библиотеки JavaFX API и документацию.

– Среду выполнения JavaFX Runtime для работы настольных JavaFX-приложений и JavaFX-апплетов.

– Поддержку платформы JavaFX 2.х для среды выполнения NetBeans IDE 7.

– Примеры JavaFX-приложений.

– Приложение JavaFX Scene Builder 1.х для визуальной компоновки GUI-компонентов в GUI-интерфейс с использованием языка FXML.

В дальнейшем платформа JavaFX была полностью интегрирована в платформу Java 8, и перестала требовать отдельной инсталляции.

Кроме того, платформа JavaFX 8 была дополнена программным интерфейсом CSS API создание стилей, интеграцией с библиотекой SWT, программным интерфейсом Printing API, 3D графикой, программным интерфейсом SubScene API.

Также платформа JavaFX 8 предлагает улучшенный инструмент JavaFX Scene Builder 2.х для визуальной компоновки GUI-компонентов в GUI-интерфейс на основе языка FXML, дополненный поддержкой новых возможностей платформы JavaFX 8, программным интерфейсом JavaFX Scene Builder Kit для встраивания инструмента в Java приложения, возможностью добавлять пользовательские GUI-компоненты и др.

В настоящее время технология JavaFX обеспечивает создание мощного графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface (GUI)), 2D и 3D графику для крупномасштабных приложений, ориентированных на обработку данных, насыщенных медиа-приложений, поставляющих разнообразный медиа-контент пользователю, Mashup-приложений, объединяющих различные Web-ресурсы для пользователя, обеспечивает создание компонентов высококачественной графики и анимации для Web-сайтов, различного рода пользовательских программ, насыщенных графикой, анимацией