Java中的Graphics2D類別基本使用教學課程

Java語言在Graphics類提供繪製各種基本的幾何圖形的基礎上,擴展Graphics類提供一個Graphics2D類,它擁用更強大的二維圖形處理能力,提供、坐標轉換、顏色管理以及文字佈局等更精確的控制。
繪圖屬性

Graphics2D定義了幾種方法，用於新增或改變圖形的狀態屬性。可以透過設定和修改狀態屬性，指定畫筆寬度和畫筆的連接方式；設定平移、旋轉、縮放或修剪變換圖形；以及設定填滿圖形的顏色和圖案等。圖形狀態屬性用特定的物件儲存。

1. stroke屬性
stroke屬性控制線條的寬度、筆形樣式、線段連接方式或短劃線圖案。此屬性的設定需要先建立BasicStroke對象，再呼叫setStroke()方法來設定。建立BasicStroke物件的方法有：
BasicStroke(float w)：指定線條寬w。
BasicStroke(float w,int cap, int join)：
cap是端點樣：CAP_BUTT(無修飾)，CAP_ROUND(半圓形末端)，CAP_SQUARE(方形末端，預設值)。
Join定義兩線段交會處的連接方式：JOIN_BEVEL(無修飾),JOIN_MTTER(尖形末端，預設值),JOIN_ROUND(圓形末端)。

2. paint屬性
paint屬性控制填充效果。先呼叫以下方法確定填滿效果，理用setPaint()方法設定。
GradientPaint(float x1,float y1,Color c1,float x2,flaot y2,Color c2)：從(x1,y1)到(x2,y2)顏色從c1漸變到c2。其中：參數c1,c2決定這個漸層色是從顏色c1漸層到顏色c2。參數x1,y1,x2,y2決定了漸變的強弱，即要求從點(x1,y1)出發到達點(x2,y2)，顏色從c1變成c2。
GradientPaint(float x1,float y1,Color c1,float x2,float y2,Color c2,Boolean cyclic)：如果希望漸層到終點又是起點的顏色，應將cyclic設為true。

3. transform屬性
transform 屬性用來實現常用的圖形平移、縮放和斜切等變換操作。先建立AffineTransform對象，然後呼叫setTransform()方法設定transform屬性。最後，用具有指定屬性的Graphics2D物件繪製圖形。創建AffineTransform物件的方法有：

getRotateinstrance(double theta)：旋轉theta弧度。

getRotateInstance(double theta,dioble x,double y)：繞旋轉中心(x,y)旋轉。

getScaleInstance(double sx,double sy)：x和y 方向分別以sx,sy比例轉換。

getTranslateInstance(double tx,double ty)：平移變換。

getShearInstance(double shx,double shy)：斜切變換，shx和shy指定斜拉度。

也可以先建立一個沒有transform屬性的AffineTransform對象，再用以下方法指定圖形平移、旋轉、縮放變換屬性。

transelate(double dx,double dy)：將圖形在x軸方向平移dx像素。

scale(double sx,double sy)：圖形在x軸方向縮放sx倍，縱向縮放sy倍。

rotate(double arc,double x, double y)：圖形以點(x,y)為軸點，旋轉arc弧度。

例如，建立AffineTransform物件：

AffineTransform trans = new AffineTransform();

為AffineTransform物件指定繞點旋轉變換屬性：

Trans.rotate(50.0*3.1415927/180.0,90,80);

接著為Graphics2D 的物件g2d設定具有上述旋轉變換功能的「畫筆」：

參數呼叫具有變換功能的Graphics2D 物件的draw()方法。例如，設已有二次曲線物件curve，以下程式碼實作用上述旋轉功能的g2d物件繪製這條二次曲線：

Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;g2d.setTranstorm(trans);

4. clip屬性

clip屬性用來實現剪裁效果。設定剪裁屬性可呼叫setClip()方法決定剪裁區的Shape。連續多個setClip()得到它們交集的剪裁區。

5. composit屬性

composit屬性設定圖形重疊區域的效果。先用方法AlphaComposite.getInstance(int rule, float alpha)得到AlphaComposite對象，再透過setComposite()方法設定混合效果。 Alpha值的範圍為0.0f(完全透明)-0.1f(完全不透明)。
Graphics2D類別的繪圖方法

Graphics2D類別仍保留Graphics類別的繪圖方法，同時增加了許多新方法。新方法將幾何圖形(線段、圓等)作為一個物件來繪製。在java.awt.geom套件中聲明的一系列類，分別用於創建各種身體圖形物件。主要有：

Line2D線段類，RoundRectangle2D圓角矩形類，Ellipse2D橢圓類，Arc2D圓弧類，QuadCurve2D二次曲線類，CubicCurve2D三次曲線類。

要用Graphics2D類別的新方法畫一個圖形。先在重畫方法paintComponent()或paint()中，把參數物件g強制轉換成Graphics2D物件；然後，用上述圖形類別提供的靜態方法Double()建立該圖形的物件；最後，以圖形物件為參數呼叫Graphics2D物件的draw()方法繪製這個圖形。例如以下程式碼用Graphics2D的新方法繪製線段和圓角矩形：

g2d.draw(curve)

也可以先用java.awt.geom套件提供的Shape對象，並用單精度Float座標或雙精度Double座標建立Shape對象，然後再用draw()方法繪製。例如，以下程式碼先建立圓弧對象，然後繪製圓弧：

Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;//将对象g类型从Graphics转换成Graphics2D
Line2D line = new Line2D.Double(30.0,30.0,340.0,30.0);
g2d.draw(line);
RoundRectangle2D rRect = new RoundRectangle2D.Double(13.0,30.0,100.0,70.0,40.0,20.0);
g2d.draw(rRect);

Graphics2D的幾何圖形類別

線段

Line2D line = new Line2D.Double(2,3,200,300);//声明并创建线段对象
//起点是(2，3)，终点是(200，300)

矩形

Rectangle2D rect = new Rectangle2D.Double(20,30,80,40);//声明并创建矩形对象，矩形的左上角是(20，30)，宽是300，高是40

圆角矩形

RoundRectangle2D rectRound = new RoundRectangle2D.Double(20,30,130,100,18,15);
//左上角是(20，30)，宽是130，高是100，圆角的长轴是18，短轴是15。

椭圆

Ellipse2D ellipse = new Ellipse2D.Double(20,30,100,50);
//左上角 (20，30)，宽是100，高是50

圆弧

Arc2D arc1 = new Arc2D.Double(8,30,85,60,5,90,Arc2D.OPEN);
//外接矩形的左上角(10，30)，宽85，高60，起始角是5度，终止角是90度
Arc2D arc2 = new Arc2D.Double(20,65,90,70,0,180,Arc2D.CHORD);
Arc2D arc3 = new Arc2D.Double(40,110,50,90,0,270,Arc2D.PIE);

参数Arc2D.OPEN、Arc2D.CHORD、Arc2D.PIE分别表示圆弧是开弧、弓弧和饼弧。
二次曲线
二次曲线用二阶多项式表示：

y(x)=ax2+bx+c

一条二次曲线需要三个点确定：始点、控制点和终点。

QuadCurve2D curve1 = new QuadCurver2D.Double(20,10,90,65,55,115);
QuadCurve2D curve2 = new QuadCurver2D.Double(20,10,15,63,55,115);
QuadCurve2D curve3 = new QuadCurver2D.Double(20,10,54,64,55,115);

方法Double()中的6个参数分别是二次曲线的始点、控制点和终点。以上3条二次曲线的开始点和终点分别相同。
三次曲线
三次曲线用三阶多项式表示：

y(x)=ax3+bx2+cx+d

一条三次曲线需要四个点确定：始点、两个控制点和终点。

CubicCurve2D curve1 = new CubicCurve2D.Double(12,30,50,75,15,15,115,93);
CubicCurve2D curve2 = new CubicCurve2D.Double(12,30,15,70,20,25,35,94);
CubicCurve2D curve3 = new CubicCurve2D.Double(12,30,50,75,20,95,95,95);

方法Double()中的8个参数分别是三次曲线的始点、两个控制点和终点。

一般的方程曲线的绘制过程用一个循环控制。通过循环产生自变量的值，按照方程计算出函数值，再作必要的坐标转换：原点定位的平移变换，图像缩小或放大的缩放变换，得到曲线的图像点，并绘制这个点。以绘制以下曲线方程为例：

Y=sin(x)+cos(x),x

绘制的部分代码可以写成如下：

double x0,y0,x1,y1,x2,y2,scale;
x0=100;y0=80;
scale =20.0;
for(x1=-3.1415926d;x1<=2*3.1415926d;x1+=0.01d){
  y1=Math.sin(x1)+Math.cos(x1);
  x2=x0+x1*scale;y2=y0+y1*scale;//(x2,y2)是图像点
  g.fillOval((int)x2,(int)y2,1,1);//画一个圆点作为图像点
}

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