Разработка собственных объектов.

В большинстве случаев, при разработки приложений, необходимо создавать собственные объекты. Это обусловлено тем, что язык Java является объектно-ориентированным и вся обработка информации происходит на уровне объекта. В общем случае описание объекта имеет следующий вид:

package имя пакета;

// Подключение библиотек, используемых новым компонентом

class имя компонента extends имя базового компонента

{

// свойства и методы нового компонента

};

Объекты могут быть визуальными, то есть видимыми на форма и невидимыми, то есть хранящиеся в только в памяти.

Рассмотри построение собственного визуального компонента на примере объекта вывода графика функции. В качестве базового компонента будем использовать класс JPanel.

package имя пакета;

// Библиотека базового класса нашего компонента

import javax.swing.JPanel;

// Библиотека класса графических примитивов

import java.awt.Graphics;

// Библиотека сервисных функций шрифтов

import java.awt.FontMetrics;

// Библиотека палитры.

import java.awt.Color;

// Библиотека математических функций

import java.lang.Math;

// Создаем компонент.

class имя компонента extends JPanel

{

// Определение переменных

// Определяем массив для хранения значений оси X.

private double val_x[]=null;

// Определяем массив для хранения значений оси Y.

private double val_y[]=null;

// Определяем переменные ограничивающие размеры графика

// по оси X и Y.

private double Xmin=0;

private double Xmax=0;

private double Ymin=0;

private double Ymax=0;

};

// Конструктор класса

public имя компонента() {

// Устанавливаем цвет фона данного компонента

this.setBackground(Color.white);

}

// Установка и первичная обработка данных

// для построения графика

void setDataGraph(double _val_x[],double _val_y[])

{

// Устанавливаем значения массивов

val_x=_val_x;

val_y=_val_y;

// Вычисляем диапазон по оси X

if(vay_x!=null)

{

Xmin=val_x[0];

Xmax=val_x[0];

For(int i=0;i<val_x.length;i++)

{

if(Xmin>val_x[i])Xmin=val_x[i];

if(Xmax<val_x[i])Xmax=val_x[i];

}

}

else

{

Xmin=0;

Xmax=0;

}

// Вычисляем диапазон по оси Y

if(val_y!=null)

{

Ymin=val_y[0];

Ymax=val_y[0];

for(int i=1;i<val_y.length;i++)

{

if(Ymin>val_y[i])Ymin=val_y[i];

if(Ymax<val_y[i])Ymax=val_y[i];

}

}

else

{

Ymin=0;

Ymax=0;

}

// Увиличиваем диапазон, для предотвращения выхода

// за пределы окна по оси X

double delta=Math.abs(Xmax-Xmin)*0.05;

Xmin-=delta;

Xmax+=delta;

// Увиличиваем диапазон, для предотвращения выхода

// за пределы окна по оси Y

delta=Math.abs(Ymax-Ymin)*0.05;

Ymin-=delta;

Ymax+=delta;

// Вызываем перерисовку, для отображения полученных результатов

this.repaint();

}

// В большинстве случаем при построении каких либо графиков или диаграмм

// необходимо преобразовывать (приводить) исходные данные к пространству

// компонентов. Для этого необходимо вычислить коэффициенты

// масштабирования (множители) приведения и положение нулевой точки

// координат.

// По оси X коэффициент приведения вычисляется как отношение ширины

// компонента к диапазону X, а по оси Y как отношение высоты компонента

// к диапазону по оси Y

// Определение коэффициента масштабирования

// по оси X

private double GetKmX()

{

double space_x=Xmax-Xmin;

if(space_x==0)return 0;

return (double)this.getWidth()/space_x;

}

// Определение коэффициента масштабирования

// по оси Y

private double GetKmY()

{

double space_y=Ymax-Ymin;

if(space_y==0)return 0;

return (double)this.getHeight()/space_y;

}

// Определение положения нулевой точки

// по оси X

private int GetCenterX()

{

double tmp=0;

if(Xmin<0 && Xmax>0)tmp=-Xmin*GetKmX();

else if(Xmax<0)tmp=(double)this.getWidth();

return (int)tmp;

}

// Определение положения нулевой точки

// по оси Y

private int GetCenterY()

{

double tmp=0;

if(Ymin<0 && Ymax>0)tmp=this.getHeight()-(-Ymin*GetKmY());

else if(Ymax<0)tmp=(double)this.getHeight();

return (int)tmp;

}

// Далее идет описание функций определения положения точки

// приведенной к размерам окна и положению центра координат

// Получение значения абсциссы приведенной к размерам окна

private int GetX(int idx)

{

if(val_x==null)return 0;

int i_pos=(int)(double)(val_x[idx]*GetKmX());

return GetCenterX()+i_pos;

}

// Получение значения ординаты приведенной к размерам окна

private int GetY(int idx)

{

if(val_y==null)return 0;

int i_pos=(int)(double)(val_y[idx]*GetKmY());

return GetCenterY()-i_pos;

}

// Поскольку в языке Java пока отсутствуют функции форматированного

// ввода-вывода то необходимо описать функцию преобразования

// вещественного числа в строку по указанному формату.

// Функция преобразования вещественного числа в строку.

private String float_to_str(double val,String format)

{

int idx_dec=format.indexOf('.');

if(idx_dec==-1)return String.valueOf(val);

String dec_str=format.substring(idx_dec+1);

int cnt_dec=0;

for(int i=0;i<dec_str.length();i++)

{

if(dec_str.charAt(i)!='0')break;

cnt_dec++;

}

double prepare_f=val;

double delta=0.5;

for(int i=0;i<cnt_dec;i++)delta/=10;

prepare_f+=delta;

String fl_str=String.valueOf(prepare_f);

int idx_int=fl_str.indexOf(',');

if(idx_int==-1)idx_int=fl_str.indexOf('.');

String base=fl_str;

String expn="";

if(idx_int!=-1)base=fl_str.substring(0,idx_int);

if(idx_int!=-1)expn=fl_str.substring(idx_int+1);

while(expn.length()<cnt_dec)

{

expn+="0";

}

fl_str=base+","+expn.substring(0,cnt_dec)+dec_str.substring(cnt_dec);

return fl_str;

}

// Далее идет функция рисования координатных осей

private void draw_coord(Graphics g,int mode)

{

Color save_color=g.getColor(); // Сохраняем текущий цвет

g.setColor(Color.black); // Устанавливаем черный цвет осей

double delta_x=0;

double delta_y=0;

FontMetrics fm=g.getFontMetrics(); // Определяем параметры шрифта

if(mode==0)

{

// Рисование оси Y

g.drawLine(GetCenterX()-1,4,GetCenterX()-1,this.getHeight()-3);

g.drawLine(GetCenterX(),3,GetCenterX(),this.getHeight()-3);

g.drawLine(GetCenterX()+1,4,GetCenterX()+1,this.getHeight()-3);

g.drawLine(GetCenterX()-5,13,GetCenterX(),3);

g.drawLine(GetCenterX()+5,13,GetCenterX(),3);

// Вывод заголовка метки оси Y

g.drawString("Y",GetCenterX()+10,fm.getHeight()+3);

delta_y=Math.max(Math.abs(Ymin),Math.abs(Ymax))/10;

delta_y=Math.ceil(delta_y*10)/10;

}

else

{

// Рисование оси X

g.drawLine(3,GetCenterY()-1,this.getWidth()-4,GetCenterY()-1);

g.drawLine(3,GetCenterY(),this.getWidth()-3,GetCenterY());

g.drawLine(3,GetCenterY()+1,this.getWidth()-4,GetCenterY()+1);

g.drawLine(this.getWidth()-13,GetCenterY()-5,

this.getWidth()-3,GetCenterY());

g.drawLine(this.getWidth()-13,GetCenterY()+5,

this.getWidth()-3,GetCenterY());

// Вывод заголовка метки оси X

g.drawString("X",this.getWidth()-fm.charWidth('X')*2,

GetCenterY()+fm.getHeight());

delta_x=Math.max(Math.abs(Xmin),Math.abs(Xmax))/10;

delta_x=Math.ceil(delta_x*10)/10;

}

// Вывод масштабных линий

double tmp_x=delta_x;

double tmp_y=delta_y;

for(int i=0;i<10;i++)

{

if(delta_x!=0)

{

int i_pos=(int)((double)tmp_x*GetKmX());

String txt=float_to_str(tmp_x,"0.0");

if(tmp_x<Math.abs(Xmin))

{

g.drawLine(GetCenterX()-i_pos,GetCenterY()-5,

GetCenterX()-i_pos,GetCenterY()+5);

if((i%2)==0)

{

g.drawString("-"+txt,GetCenterX()-i_pos-

fm.stringWidth("-"+txt)/2,GetCenterY()+fm.getHeight());

}

}

if(tmp_x<Math.abs(Xmax))

{

g.drawLine(GetCenterX()+i_pos,GetCenterY()-5,

GetCenterX()+i_pos,GetCenterY()+5);

if((i%2)==0)

{

g.drawString(txt,GetCenterX()+i_pos-

fm.stringWidth(txt)/2,GetCenterY()+fm.getHeight());

}

}

}

if(delta_y!=0)

{

int i_pos=(int)((double)tmp_y*GetKmY());

String txt=float_to_str(tmp_y,"0.0");

if(tmp_y<Math.abs(Ymin))

{

g.drawLine(GetCenterX()-5,GetCenterY()+i_pos,

GetCenterX()+5,GetCenterY()+i_pos);

if((i%2)==0)

{

g.drawString("-"+txt,GetCenterX()-5-

fm.stringWidth("-"+txt),

GetCenterY()+i_pos+fm.getHeight()/2);

}

}

if(tmp_y<Math.abs(Ymax))

{

g.drawLine(GetCenterX()-5,GetCenterY()-i_pos,

GetCenterX()+5,GetCenterY()-i_pos);

if((i%2)==0)

{

g.drawString(txt,GetCenterX()-5-

fm.stringWidth(txt),

GetCenterY()-i_pos+fm.getHeight()/2);

}

}

}

tmp_x+=delta_x;

tmp_y+=delta_y;

}

g.setColor(save_color);

if(mode==0)draw_coord(g,1);

}

// Функция рисования графика. Функция paint является виртуальной

// функцией класса JPanel. При определении виртуальной функции, вызов

// будет происходить аналогично языку C++

public void paint(Graphics g)

{

super.paint(g);

if(val_x==null || val_y==null)return;

draw_coord(g,0);

Color save_color=g.getColor();

g.setColor(Color.red);

int save_x=GetX(0);

int save_y=GetY(0);

for(int i=1;i<val_x.length-1;i++)

{

g.drawLine(save_x,save_y,GetX(i),GetY(i));

save_x=GetX(i);

save_y=GetY(i);

}

g.setColor(save_color);

}

}

7.1. Объекты управления

К объектам управления в языке Java относятся все компоненты, имеющие обработчики событий. В большинстве случаев в качестве объектов управления используются кнопки, меню, панели управления. В общем случае управление поведением программы имеет структуру приведенную на рисунке 1:

Рис. 1. Структурная схема обработки событий

На данном рисунку К.У. – компонент управления, а О– управляемый объект. Из рисунка видно, что компонент управления передает команду форме, а форма уже распределяет эти команды в зависимости от принадлежности соответствующим компонентам.

Стандартные компоненты управления приведены в таблице 4.

Таблица 4. Стандартные компоненты управления.

В общем случае любой компонент может генерировать события, в зависимости от его назначения. Язык Java позволяет обрабатывать все события мыши и клавиатуры, в зависимости от их необходимости.

Так рассмотрим обработку событий формы на примере формы построения графика функции. Предположим, что нам задана функция:

и в результате мы хотим получить приложение выполняющее построение графика этой функции следующего вида:

Рис.2.

На данной форме расположены окна редактирования, в которые вводятся исходные параметры для построения графика, компонент управления (кнопка «Обработать») и управляемый объект (область построения графика). Целью формы является связь визуальных компонентов (управляющих и управляемых) между собой. Программа связи компонентов будет иметь следующий вид:

package имя пакута;

// Подключение необходимых библиотек:

// Подключаем стандартную библиотеку работы с окнами

import java.awt.*;

// Подключаем стандартную библиотеку обработки событий

// окон, она необходима для обработки системных сообщений

import java.awt.event.*;

// Подключаем расширенную библиотеку работы с окнами

import javax.swing.*;

// Подключаем библиотеку позиционирования

import com.borland.jbcl.layout.*;

// Класс-оболочку для преобразования вещественных чисел

import java.lang.Double;

// Класс математических функций

import java.lang.Math;

// Описываем класс формы, используя базовым классом

// класс расширенной библиотеки работы с окнами.

public class имя формы extends JFrame {

JPanel contentPane; // Переменная связанная с корневой панелью формы

// Создаем объект позиционирования компонентов на форме

BorderLayout borderLayout1 = new BorderLayout();

// Создаем объект, на котором будут располагать компоненты управления

JPanel tool_panel = new JPanel();

// Объект позиционирования компонентов на контейнере управления

XYLayout xYLayout1 = new XYLayout();

// Создаем метки и поля редактирования для ввода исходных данных.

JLabel a_label = new JLabel();

JTextField a_text = new JTextField();

JLabel b_label = new JLabel();

JTextField b_text = new JTextField();

JLabel c_label = new JLabel();

JTextField c_text = new JTextField();

JLabel xn_label = new JLabel();

JTextField xn_text = new JTextField();

JLabel xk_label = new JLabel();

JTextField xk_text = new JTextField();

JLabel dx_label = new JLabel();

JTextField dx_text = new JTextField();

// Создаем компонент управления

JButton update_btn = new JButton();

// Создаем объект отображения графической информации, в нашем

// случае управляемый объект описанный выше.

Имя класса graph=new Имя класса();

// Описываем переменные для ввода исходных данных

double val_x[]=null;

double val_y[]=null;

// Конструктор класса

public имя формы() {

// Устанавливаем перехватчик событий окон, в нашем случае необходим

// для обработки системной команды закрытия окна.

enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);

try {

// Инициализируем компоненты.

jbInit();

}

catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

// Функция инициализации компонентов

private void jbInit() throws Exception {

// Получаем корневую панель формы

contentPane = (JPanel) this.getContentPane();

// Устанавливаем способ позиционирования компонентов на форме

contentPane.setLayout(borderLayout1);

// Устанавливаем размеры окна и его заголовок

this.setSize(new Dimension(550, 400));

this.setTitle("Построение графиков функций");

// Устанавливаем параметры контейнера компонентов управления

tool_panel.setBorder(BorderFactory.createEtchedBorder());

tool_panel.setMinimumSize(new Dimension(10, 27));

tool_panel.setPreferredSize(new Dimension(10, 27));

tool_panel.setLayout(xYLayout1);

// Определяем параметры меток и полей ввода исходных данных

a_label.setText("A:");

a_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

a_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

a_text.setText("100");

b_label.setText("B:");

b_text.setText("5");

b_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

b_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

c_label.setText("C:");

c_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

c_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

c_text.setText("150");

xn_label.setText("Xнач:");

xn_text.setText("-20");

xn_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

xn_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

xk_label.setText("Xкон:");

xk_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

xk_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

xk_text.setText("30");

dx_text.setText("1");

dx_text.setPreferredSize(new Dimension(35, 21));

dx_text.setMinimumSize(new Dimension(35, 21));

dx_label.setText("DX:");

// Определяем параметры компонента управления

update_btn.setBorder(BorderFactory.createEtchedBorder());

update_btn.setMaximumSize(new Dimension(75, 23));

update_btn.setMinimumSize(new Dimension(75, 23));

update_btn.setPreferredSize(new Dimension(73, 23));

update_btn.setText("Обработать");

// Устанавливаем компоненту управления, класс обработки события нажатия

// на него.

update_btn.addActionListener(new java.awt.event.ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

update_btn_actionPerformed(e);

}

});

// Закрепляем панель управления на форме

contentPane.add(tool_panel, BorderLayout.NORTH);

// Закрепляем компоненты ввода исходных данных на панели управления

tool_panel.add(a_label, new XYConstraints(2, 2, -1, -1));

tool_panel.add(a_text, new XYConstraints(16, 0, -1, -1));

tool_panel.add(b_label, new XYConstraints(54, 2, -1, -1));

tool_panel.add(c_text, new XYConstraints(123, 0, -1, -1));

tool_panel.add(b_text, new XYConstraints(69, 0, -1, -1));

tool_panel.add(c_label, new XYConstraints(107, 2, -1, -1));

tool_panel.add(xn_label, new XYConstraints(161, 2, -1, -1));

tool_panel.add(xn_text, new XYConstraints(195, 0, -1, -1));

tool_panel.add(xk_label, new XYConstraints(233, 2, -1, -1));

tool_panel.add(xk_text, new XYConstraints(267, 0, -1, -1));

tool_panel.add(dx_label, new XYConstraints(305, 2, -1, -1));

tool_panel.add(dx_text, new XYConstraints(328, 0, -1, -1));

// Закрепляем компонент управления на парели управления

tool_panel.add(update_btn, new XYConstraints(368, 0, -1, -1));

// Устанавливаем параметры компонента отображения информации

graph.setBorder(BorderFactory.createEtchedBorder());

// Закрепляем компонент отображения информации на форме

contentPane.add(graph, BorderLayout.CENTER);

}

// Создаем обработчик системных событий, в нашем случае для обработки

// события закрытия окна

protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {

super.processWindowEvent(e);

if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {

System.exit(0);

}

}

// Создаем функцию получения исходных данных в требуемом формате

private double get_float_field(JTextField fld)

{

return Double.valueOf(fld.getText()).doubleValue();

}

// Описываем реакцию на нажатие кнопки (компонента управления)

void update_btn_actionPerformed(ActionEvent e) {

// Получаем исходные данных

double a=get_float_field(a_text);

double b=get_float_field(b_text);

double c=get_float_field(c_text);

double xn=get_float_field(xn_text);

double xk=get_float_field(xk_text);

double dx=get_float_field(dx_text);

// вычисляем значения функции

if(dx==0)

{

graph.setDataGraph(null,null);

JOptionPane.showMessageDialog(this,"Интервал не может равняться нулю!",

this.getTitle(),JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

return;

}

if((xn>xk && dx>0) || (xn<xk && dx<0))

{

graph.setDataGraph(null,null);

JOptionPane.showMessageDialog(this,"Интервал или приращение заданы неверно!"+

" Бесконечный цикл!",

this.getTitle(),JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

return;

}

int count=(int)Math.abs((xk-xn)/dx);

val_x=new double[count];

val_y=new double[count];

if(val_x==null || val_y==null)

{

graph.setDataGraph(null,null,0,0);

JOptionPane.showMessageDialog(this,"Ошибка выделения памяти!",

this.getTitle(),JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

return;

}

double x=xn;

if(xn>xk)

{

double tmp=xn;

xk=xn;

xn=tmp;

dx*=-1;

}

int i=0;

boolean null_flag;

while(x<=xk && i<(val_x.length-1))

{

null_flag=false;

val_x[i]=x;

if(b<15 && x!=0)val_y[i]=a-b*x;

else

{

if(b>15 && x==0)

{

if((c-b*x)==0)

{

null_flag=true;

}

else val_y[i]=a*(b+x)/(c-b*x);

}

else

{

if(c==0)

{

null_flag=true;

}

else val_y[i]=(c+x)/(-1*c);

}

}

if(null_flag)

{

JOptionPane.showMessageDialog(this,

"Функция имеет точку разрыва. Система остановлена!",

this.getTitle(),JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

return;

}

x+=dx;

i++;

}

// передаем параметры компоненту отображения информации.

graph.setDataGraph(val_x,val_y);

}

}

Структурная схема работы данной формы имеет следующий вид:

Рис.3.

На данной схеме видно, что вся работа приложения представляет собой цикл, состоящий из четырех состояний:

ü Ожидание команды (ожидание действий пользователя, определенных в программе в нашем случае нажатия кнопки);

ü Обработка получение исходных данных;

ü Обработка исходных данных;

ü Вывод результатов.