JavaFX - 应用程序

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正如我们已经学到的，JavaFX 是一个开源的免费软件平台，它允许用户开发在各种设备上都能一致运行的客户端应用程序。使用 JavaFX，可以创建图形用户界面应用程序 (GUI) 以及互联网或桌面应用程序。所有这些应用程序都将使用 Java 开发。

在本章中，我们将详细讨论 JavaFX 应用程序的结构，并学习通过示例创建 JavaFX 应用程序。

JavaFX 应用程序结构

通常，一个 JavaFX 应用程序将包含三个主要组件，即 **Stage、Scene** 和 **Nodes**，如下图所示。

JavaFX Application Structure

Stage

Stage（窗口）包含 JavaFX 应用程序的所有对象。它由 **javafx.stage** 包中的 **Stage** 类表示。主 Stage 由平台本身创建。创建的 Stage 对象作为参数传递给 **Application** 类的 **start()** 方法（下一节将解释）。

Stage 有两个参数决定其位置，即 **宽度** 和 **高度**。它分为内容区域和装饰（标题栏和边框）。

有五种可用的 Stage 类型：

  • 带装饰
  • 无装饰
  • 透明
  • 统一
  • 实用

您必须调用 **show()** 方法以显示 Stage 的内容。

Scene

Scene 表示 JavaFX 应用程序的物理内容。它包含场景图的所有内容。**javafx.scene** 包中的 **Scene** 类表示 Scene 对象。在任何实例中，Scene 对象仅添加到一个 Stage 中。

您可以通过实例化 Scene 类来创建 Scene。您可以通过将 Scene 的尺寸（高度和宽度）以及 **根节点** 传递给其构造函数来选择 Scene 的大小。

场景图和节点

**场景图** 是一种树形数据结构（分层结构），表示 Scene 的内容。相反，**节点** 是场景图中的一个视觉/图形对象。

节点可能包括：

  • 几何（图形）对象（2D 和 3D），例如：圆形、矩形、多边形等。

  • UI 控件，例如：按钮、复选框、选择框、文本区域等。

  • 容器（布局面板），例如：BorderPane、GridPane、FlowPane 等。

  • 媒体元素，例如音频、视频和图像对象。

**javafx.scene** 包中的 **Node** 类表示 JavaFX 中的节点，此类是所有节点的超类。

节点有三种类型：

  • **根节点** - 第一个场景图称为根节点。

  • **分支节点/父节点** - 带有子节点的节点称为分支/父节点。名为 **javafx.scene** 包中的 **Parent** 的抽象类是所有父节点的基类，这些父节点将是以下类型：

    • **Group** - Group 节点是一个集合节点，包含子节点列表。每当渲染 Group 节点时，都会按顺序渲染其所有子节点。应用于 Group 的任何变换、效果状态都将应用于所有子节点。

    • **Region** - 它是所有基于 JavaFX Node 的 UI 控件的基类，例如 Chart、Pane 和 Control。

    • **WebView** - 此节点管理 Web 引擎并显示其内容。

  • **叶子节点** - 没有子节点的节点称为叶子节点。例如，Rectangle、Ellipse、Box、ImageView、MediaView 是叶子节点的示例。

必须将根节点传递给场景图。如果将 Group 作为根传递，则所有节点都将被剪裁到 Scene，并且 Scene 大小的任何更改都不会影响 Scene 的布局。

创建 JavaFX 应用程序

要创建 JavaFX 应用程序，您需要实例化 Application 类并实现其抽象方法 **start()**。在此方法中，我们将编写 JavaFX 应用程序的代码。

Application 类

**javafx.application** 包中的 **Application** 类是 JavaFX 中应用程序的入口点。要创建 JavaFX 应用程序，您需要继承此类并实现其抽象方法 **start()**。在此方法中，您需要编写 JavaFX 图形的全部代码。

在 **main** 方法中，您必须使用 **launch()** 方法启动应用程序。此方法在内部调用 Application 类的 **start()** 方法，如下面的程序所示。

示例

public class JavafxSample extends Application {  
   @Override     
   public void start(Stage primaryStage) throws Exception { 
      /* 
      Code for JavaFX application. 
      (Stage, scene, scene graph) 
      */       
   }         
   public static void main(String args[]){           
      launch(args);      
   } 
}

在 **start()** 方法中，为了创建一个典型的 JavaFX 应用程序，您需要按照以下步骤操作：

  • 使用所需的节点准备场景图。

  • 使用所需的尺寸准备 Scene，并将场景图（场景图的根节点）添加到其中。

  • 准备 Stage，并将 Scene 添加到 Stage，并显示 Stage 的内容。

准备场景图

根据您的应用程序，您需要使用所需的节点准备场景图。由于根节点是第一个节点，因此您需要创建一个根节点。作为根节点，您可以从 **Group、Region 或 WebView** 中选择。

**Group** - Group 节点由名为 **Group** 的类表示，该类属于 **javafx.scene** 包，您可以通过实例化此类来创建 Group 节点，如下所示。

Group root = new Group();

**Group** 类的 **getChildren()** 方法为您提供了一个 **ObservableList** 类的对象，该对象保存节点。我们可以检索此对象并向其中添加节点，如下所示。

//Retrieving the observable list object 
ObservableList list = root.getChildren(); 
       
//Setting the text object as a node  
list.add(NodeObject);

我们也可以将 Node 对象添加到 Group 中，只需在实例化时将它们传递给 **Group** 类及其构造函数，如下所示。

Group root = new Group(NodeObject);

**Region** - 它是所有基于 JavaFX Node 的 UI 控件的基类，例如：

  • **Chart** - 此类是所有图表的基类，它属于 **javafx.scene.chart** 包。

    此类有两个子类，它们是：**PieChart** 和 **XYChart**。这两个类又分别有子类，例如 **AreaChart、BarChart、BubbleChart** 等，用于在 JavaFX 中绘制不同类型的 XY 平面图表。

    您可以使用这些类将图表嵌入到您的应用程序中。

  • **Pane** - Pane 是所有布局面板的基类，例如 **AnchorPane、BorderPane、DialogPane** 等。此类属于一个名为 **javafx.scene.layout** 的包。

    您可以使用这些类在应用程序中插入预定义的布局。

  • 控件 - 它是用户界面控件（例如手风琴、工具栏、选择框、组合框基类、HTML 编辑器等）的基类。此类属于包 **javafx.scene.control**。

    您可以使用这些类在应用程序中插入各种 UI 元素。

在 Group 中，您可以实例化上述任何类并将其用作根节点，如下面的程序所示。

示例

//Creating a Stack Pane 
StackPane pane = new StackPane();       
       
//Adding text area to the pane  
ObservableList list = pane.getChildren(); 
list.add(NodeObject);

**WebView** - 此节点管理 Web 引擎并显示其内容。

以下是 JavaFX 节点类层次结构的图。

WebView

准备场景

JavaFX 场景由包 **javafx.scene** 的 **Scene** 类表示。您可以通过实例化此类来创建场景，如下面的代码块所示。

在实例化时，必须将根对象传递给场景类的构造函数。

Scene scene = new Scene(root);

您还可以传递两个双精度类型的参数，分别表示场景的高度和宽度，如下所示。

Scene scene = new Scene(root, 600, 300);

准备舞台

这是任何 JavaFX 应用程序的容器，它为应用程序提供了一个窗口。它由包 **javafx.stage** 的 **Stage** 类表示。此类的对象作为 **Application** 类的 **start()** 方法的参数传递。

使用此对象，您可以在舞台上执行各种操作。主要可以执行以下操作 -

  • 使用 **setTitle()** 方法设置舞台的标题。

  • 使用 **setScene()** 方法将场景对象附加到舞台。

  • 使用 **show()** 方法显示场景的内容，如下所示。

//Setting the title to Stage. 
primaryStage.setTitle("Sample application"); 
       
//Setting the scene to Stage 
primaryStage.setScene(scene); 
       
//Displaying the stage 
primaryStage.show();

JavaFX 应用程序的生命周期

JavaFX Application 类有三个生命周期方法，它们是 -

  • start() - 入口点方法，其中应编写 JavaFX 图形代码。

  • stop() - 一个空方法，可以重写，在这里您可以编写停止应用程序的逻辑。

  • init() - 一个空方法，可以重写，但不能在此方法中创建舞台或场景。

除此之外，它还提供了一个名为 **launch()** 的静态方法来启动 JavaFX 应用程序。

由于 **launch()** 方法是静态的，因此您需要从静态上下文（通常为主方法）调用它。每当启动 JavaFX 应用程序时，将执行以下操作（按相同顺序）。

  • 创建应用程序类的实例。

  • 调用 **init()** 方法。

  • 调用 **start()** 方法。

  • 启动器等待应用程序完成并调用 **stop()** 方法。

终止 JavaFX 应用程序

当应用程序的最后一个窗口关闭时，JavaFX 应用程序将隐式终止。您可以通过将布尔值“False”传递给静态方法 **setImplicitExit()** 来关闭此行为（应从静态上下文调用）。

您可以使用 **Platform.exit()** 或 **System.exit**(int) 方法显式终止 JavaFX 应用程序。

示例 - 创建一个空窗口

本节将教您如何创建一个显示空窗口的 JavaFX 示例应用程序。以下是步骤 -

步骤 1：创建类

创建一个 Java 类并继承包 **javafx.application** 的 **Application** 类，并实现此类的 start() 方法，如下所示。

public class JavafxSample extends Application {  
   @Override     
   public void start(Stage primaryStage) throws Exception {      
   }    
}

步骤 2：创建 Group 对象

在 **start()** 方法中，通过实例化名为 Group 的类（属于包 **javafx.scene**）来创建一个 Group 对象，如下所示。

Group root = new Group();

步骤 3：创建 Scene 对象

通过实例化名为 **Scene** 的类（属于包 **javafx.scene**）来创建一个 Scene。为此类传递上一步创建的 Group 对象 **(root)**。

除了根对象之外，您还可以传递两个双精度类型的参数，分别表示屏幕的高度和宽度，以及 Group 类的对象，如下所示。

Scene scene = new Scene(root,600, 300);

步骤 4：设置舞台的标题

您可以使用 **Stage** 类的 **setTitle()** 方法设置舞台的标题。**primaryStage** 是一个 Stage 对象，作为参数传递给场景类的 start 方法。

使用 **primaryStage** 对象，将场景的标题设置为 **示例应用程序**，如下所示。

primaryStage.setTitle("Sample Application");

步骤 5：将 Scene 添加到 Stage

您可以使用名为 **Stage** 的类的 **setScene()** 方法将 Scene 对象添加到 Stage。使用此方法添加上一步准备的 Scene 对象，如下所示。

primaryStage.setScene(scene);

步骤 6：显示 Stage 的内容

使用名为 **Stage** 类的 **show()** 方法显示场景的内容，如下所示。

primaryStage.show();

步骤 7：启动应用程序

通过从主方法调用 **Application** 类的静态方法 **launch()** 来启动 JavaFX 应用程序，如下所示。

public static void main(String args[]){   
   launch(args);      
}

以下程序生成一个空的 JavaFX 窗口。将此代码保存在名为 **JavafxSample.java** 的文件中。

示例

import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.paint.Color; 
import javafx.stage.Stage;  

public class JavafxSample extends Application { 
   @Override     
   public void start(Stage primaryStage) throws Exception {            
      //creating a Group object 
      Group group = new Group(); 
       
      //Creating a Scene by passing the group object, height and width   
      Scene scene = new Scene(group ,600, 300); 
      
      //setting color to the scene 
      scene.setFill(Color.BROWN);  
      
      //Setting the title to Stage. 
      primaryStage.setTitle("Sample Application"); 
   
      //Adding the scene to Stage 
      primaryStage.setScene(scene); 
       
      //Displaying the contents of the stage 
      primaryStage.show(); 
   }    
   public static void main(String args[]){          
      launch(args);     
   }         
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。

javac --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls JavafxSample.java 
java --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls JavafxSample

输出

执行后，上述程序将生成一个 JavaFX 窗口，如下所示。

Sample Application Plain

示例 - 绘制直线

在前面的示例中，我们已经看到了如何创建一个空舞台，现在在这个示例中，让我们尝试使用 JavaFX 库绘制一条直线。

绘制线条的此代码也遵循前面示例中提到的相同步骤。但是，差异出现在 start() 方法中，我们通过实例化名为 Group 的类（属于包 javafx.scene）来创建一个 Group 对象。将使用 setter 方法创建的 Line（节点）对象作为参数传递给 Group 类的构造函数，以便将其添加到组中。

将此代码保存在名为 **DrawingLine.java** 的文件中。

import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.shape.Line; 
import javafx.stage.Stage;  

public class DrawingLine extends Application{ 
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Creating a line object 
      Line line = new Line(); 
         
      //Setting the properties to a line 
      line.setStartX(100.0); 
      line.setStartY(150.0); 
      line.setEndX(500.0); 
      line.setEndY(150.0); 
         
      //Creating a Group 
      Group root = new Group(line); 
         
      //Creating a Scene 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300); 
         
      //Setting title to the scene 
      stage.setTitle("Sample application"); 
         
      //Adding the scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of a scene 
      stage.show(); 
   }      
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。

javac --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls DrawingLine.java
java --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls DrawingLine

输出

执行后，上述程序将生成一个 JavaFX 窗口，显示一条直线，如下所示。

Drawing Line

示例 - 显示文本

我们还可以将文本嵌入到 JavaFX 场景中。此示例演示如何在 JavaFX 中嵌入文本。将此代码保存在名为 **DisplayingText.java** 的文件中。

import javafx.application.Application; 
import javafx.collections.ObservableList; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.stage.Stage; 
import javafx.scene.text.Font; 
import javafx.scene.text.Text; 
         
public class DisplayingText extends Application { 
   @Override 
   public void start(Stage stage) {       
      //Creating a Text object 
      Text text = new Text(); 
       
      //Setting font to the text 
      text.setFont(new Font(45)); 
       
      //setting the position of the text 
      text.setX(50); 
      text.setY(150);          
      
      //Setting the text to be added. 
      text.setText("Welcome to Tutorialspoint"); 
         
      //Creating a Group object  
      Group root = new Group(); 
       
      //Retrieving the observable list object 
      ObservableList list = root.getChildren(); 
       
      //Setting the text object as a node to the group object 
      list.add(text);       
               
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300); 
       
      //Setting title to the Stage 
      stage.setTitle("Sample Application"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   }   
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。

javac --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls DisplayingText.java 
java --module-path %PATH_TO_FX% --add-modules javafx.controls DisplayingText

输出

执行后，上述程序将生成一个 JavaFX 窗口，显示文本，如下所示。

JavaFX Window Displaying Text
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