Java桌面應用程序設計新貴：SWT 簡(jiǎn)介
| Java語(yǔ)言的聲望和它在桌面應用程序（GUI程序）所取得的成就顯然極不相符，至今仍然很少能看到非常成功Java桌面程序。雖然有JBuilder，Netbean，JProbe等大型軟件作為代表，但這仍不能證明Java的GUI程序是成功的：它們的外觀(guān)總是和同一操作系統平臺下的其它軟件顯得格格不入。對機器配置的需求也似乎永無(wú)止境，這使得它們只能被一些總是擁有當前最高性能PC的程序員們所容忍，或是那些不在乎金錢(qián)和時(shí)間的專(zhuān)業(yè)用戶(hù)所接受。對絕大多數計算機使用者來(lái)說(shuō)，AWT或SWING代表著(zhù)怪異的界面和無(wú)法接受的速度。Standard Widget Toolkit（SWT）或許是Java這一噩夢(mèng)的終結者，廣大Java程序員終于可以開(kāi)發(fā)出高效率的GUI程序，它們擁有標準的外觀(guān)，幾乎沒(méi)有人能看出你的程序是用Java寫(xiě)出來(lái)的，更為重要的是，這些程序是跨平臺的。 SWT本身僅僅是Eclipse組織為了開(kāi)發(fā)Eclipse IDE環(huán)境所編寫(xiě)的一組底層圖形界面 API?；蛟S是無(wú)心插柳，或是有意為之，至今為止，SWT無(wú)論是在性能和外觀(guān)上，都超越了SUN公司提供的AWT和SWING。目前Eclipse IDE已經(jīng)開(kāi)發(fā)到了2.1版本，SWT已經(jīng)十分穩定。這里指的穩定應該包含兩層意思： 一是指性能上的穩定，其中的關(guān)鍵是源于SWT的設計理念。SWT最大化了操作系統的圖形構件API，就是說(shuō)只要操作系統提供了相應圖形的構件，那么SWT只是簡(jiǎn)單應用JNI技術(shù)調用它們，只有那些操作系統中不提供的構件，SWT才自己去做一個(gè)模擬的實(shí)現?？梢钥闯鯯WT的性能上的穩定大多時(shí)候取決于相應操作系統圖形構件的穩定性。 另一個(gè)穩定是指SWT API包中的類(lèi)、方法的名稱(chēng)和結構已經(jīng)少有改變，程序員不用擔心由于Eclipse組織開(kāi)發(fā)進(jìn)度很快（Eclipse IDE每天都會(huì )有一個(gè)Nightly版本的發(fā)布），而導致自己的程序代碼變化過(guò)大。從一個(gè)版本的SWT更新至另一版本，通常只需要簡(jiǎn)單將SWT包換掉就可以了。 第一個(gè)SWT程序 下面讓我們開(kāi)始一個(gè)SWT程序。（注意：以下的例子和說(shuō)明主要針對Windows平臺，其它的操作系統應該大同小異）。首先要在Eclipse安裝文件中找到SWT包，Eclipse組織并不提供單獨的SWT包下載，必須下載完整的Eclipse開(kāi)發(fā)環(huán)境才能得到SWT包。SWT是作為Eclipse開(kāi)發(fā)環(huán)境的一個(gè)插件形式存在，可以在$｛你的eclipse安裝路徑｝\plugins路徑下的眾多子目錄下去搜索SWT.JAR文件，在找到的JAR文件中包含了SWT全部的Java類(lèi)文件。因為SWT應用了JNI技術(shù)，因此同時(shí)也要找到相對應的JNI本地化庫文件，由于版本和操作平臺的不同，本地化庫文件的名稱(chēng)會(huì )有些差別，比如SWT-WIN32-2116.DLL是Window平臺下Eclipse Build 2116的動(dòng)態(tài)庫，而在Unix平臺相應版本的庫文件的擴展名應該是.so，等等。注意的是，Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼的項目，因此你也可以在這些目錄中找到SWT的源代碼，相信這會(huì )對開(kāi)發(fā)很有幫助。下面是一段打開(kāi)空窗口的代碼(只有main方法)。 import com.e2one.example; public class OpenShell{ public static void main(String [] args) { Display display = new Display(); Shell shell = new Shell(display); shell.open(); // 開(kāi)始事件處理循環(huán)，直到用戶(hù)關(guān)閉窗口 while (!shell.isDisposed()) { if (!display.readAndDispatch()) display.sleep(); } display.dispose(); } } 確信在CLASSPATH中包括了SWT.JAR文件，先用Javac編譯例子程序。編譯無(wú)錯后可運行java -Djava.library.path=${你的SWT本地庫文件所在路徑} com.e2one.example.OpenShell，比如SWT-WIN32-2116.DLL件所在的路徑是C:\swtlib，運行的命令應該是java -Djava.library.path=c:\swtlib com.e2one.example.OpenShell。成功運行后，系統會(huì )打開(kāi)了一個(gè)空的窗口。 剖析SWT API 下面再讓我們進(jìn)一步分析SWT API的組成。所有的SWT類(lèi)都用org.eclipse.swt做為包的前綴，下面為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，我們用*號代表前綴org.eclipse.swt，比如*.widgets包，代表的是org.eclipse.swt.widgets包。 我們最常用的圖形構件基本都被包括在*.widgets包中，比如Button，Combo，Text，Label，Sash，Table等等。其中兩個(gè)最重要的構件當數Shell和Composite。Shell相當于應用程序的主窗口框架，上面的例子代碼中就是應用Shell構件打開(kāi)一個(gè)空窗口。Composite相當于SWING中的Panel對象，充當著(zhù)構件容器的角色，當我們想在一個(gè)窗口中加入一些構件時(shí)，最好到使用Composite作為其它構件的容器，然后再去*.layout包找出一種合適的布局方式。SWT對構件的布局也采用了SWING或AWT中Layout和Layout Data結合的方式，在*.layout包中可以找到四種Layout和與它們相對應的布局結構對象（Layout Data）。在*.custom包中，包含了對一些基本圖形構件的擴展，比如其中的CLabel，就是對標準Label構件的擴展，上面可以同時(shí)加入文字和圖片，也可以加邊框。StyledText是Text構件的擴展，它提供了豐富的文本功能，比如對某段文字的背景色、前景色或字體的設置。在*.custom包中也可找到一個(gè)新的StackLayout布局方式。 SWT對用戶(hù)操作的響應，比如鼠標或鍵盤(pán)事件，也是采用了AWT和SWING中的Observer模式，在*.event包中可以找到事件監聽(tīng)的Listener接口和相應的事件對象，例如常用的鼠標事件監聽(tīng)接口MouseListener，MouseMoveListener和MouseTrackListener，及對應的事件對象MouseEvent。 *.graphics包中可以找到針對圖片、光標、字體或繪圖的API。比如可通過(guò)Image類(lèi)調用系統中不同類(lèi)型的圖片文件。通過(guò)GC類(lèi)實(shí)現對圖片、構件或顯示器的繪圖功能。 對不同平臺，Eclipse還開(kāi)發(fā)了一些富有針對性的API。例如，在Windows平臺，可以通過(guò)*.ole.win32包很容易的調用ole控件，這使Java程序內嵌IE瀏覽器或Word、Excel等程序成為可能！ 更復雜的程序 下面讓我們展示一個(gè)比上面例子更加復雜一些的程序。這個(gè)程序擁有一個(gè)文本框和一個(gè)按鍵，當用戶(hù)點(diǎn)擊按鍵的時(shí)候，文本框顯示一句歡迎信息。 為了文本框和按鍵有比較合理的大小和布局，這里采用了GradLayout布局方式。這種布局是SWT中最常用也是最強大的布局方式，幾乎所有的格式都可能通過(guò)GradLayout去達到。下面的程序也涉及到了如何應用系統資源(Color)，以及如何釋放系統資源。 private void initShell(Shell shell) { //為Shell設置布局對象 GridLayout gShellLay = new GridLayout(); shell.setLayout(gShellLay); //構造一個(gè)Composite構件作為文本框和按鍵的容器 Composite panel = new Composite(shell,SWT.NONE); //為Panel指定一個(gè)布局結構對象。 這里讓Panel盡可能的占滿(mǎn)Shell， 也就是全部應用程序窗口的空間。 GridData gPanelData = new GridData(GridData.GRAB_HORIZONTAL| GridData.GRAB_VERTICAL|GridData.FILL_BOTH); panel.setLayoutData(gPanelData); //為Panel也設置一個(gè)布局對象。文本框和按鍵將按這個(gè)布局對象來(lái)顯示。 GridLayout gPanelLay = new GridLayout(); panel.setLayout(gPanelLay); //為Panel生成一個(gè)背景色 final Color bkColor = new Color(Display.getCurrent(),200,0,200); panel.setBackground(bkColor); //生成文本框 final Text text = new Text(panel,SWT.MULTI|SWT.WRAP); //為文本框指定一個(gè)布局結構對象， 這里讓文本框盡可能的占滿(mǎn)Panel的空間。 GridData gTextData = new GridData (GridData.GRAB_HORIZONTAL| GridData.GRAB_VERTICAL|GridData.FILL_BOTH); text.setLayoutData(gTextData); //生成按鍵 Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH); butt.setText("Push"); //為按鍵指定鼠標事件 butt.addMouseListener(new MouseAdapter(){ public void mouseDown(MouseEvent e){ //當用戶(hù)點(diǎn)擊按鍵的時(shí)候，顯示信息 text.setText("Hello SWT"); } }); //當主窗口關(guān)閉時(shí)，會(huì )觸發(fā)DisposeListener。這里用來(lái)釋放Panel的背景色。 shell.addDisposeListener(new DisposeListener(){ public void widgetDisposed(DisposeEvent e) { bkColor.dispose(); } }); } 把這段代碼中的方法initShell()加入到第一個(gè)打開(kāi)空窗口的例子中，得到的是一段能成功運行的完整GUI應用程序。運行方法可參考第一個(gè)例子。 系統資源的管理 在一個(gè)圖形化的操作系統中開(kāi)發(fā)程序，都要調用系統中的資源，如圖片、字體、顏色等。通常這些資源都是有限的，程序員務(wù)必非常小心的使用這些資源：當不再使用它們時(shí)，就請盡快釋放，不然操作系統遲早會(huì )油盡燈枯，不得不重新啟動(dòng)，更嚴重的會(huì )導致系統崩潰。 SWT是用Java開(kāi)發(fā)的，Java語(yǔ)言本身的一大優(yōu)勢就是JVM的"垃圾回收機制"，程序員通常不用理會(huì )變量的釋放，內存的回收等問(wèn)題。那么對SWT而言，系統資源的操作是不是也是如此？答案是一個(gè)壞消息，一個(gè)好消息。 壞消息是SWT并沒(méi)采用JVM的垃圾回收機制去處理操作系統的資源回收問(wèn)題，一個(gè)關(guān)鍵的因素是因為JVM的垃圾回收機制是不可控的，也就是說(shuō)程序員不能知道，也不可能做到在某一時(shí)刻讓JVM回收資源！這對系統資源的處理是致命的，試想你的程序希望在一個(gè)循環(huán)語(yǔ)句中去查看數萬(wàn)張圖片，常規的處理方式是每次調入一張，查看，然后就立即釋放該圖片資源，而后在循環(huán)調入下一張圖片，這對操作系統而言，任何時(shí)刻程序占用的僅僅是一張圖片的資源。但如果這個(gè)過(guò)程完全交給JVM去處理，也許會(huì )是在循環(huán)語(yǔ)句結束后，JVM才會(huì )去釋放圖片資源，其結果可能是你的程序還沒(méi)有運行結束，操作系統已經(jīng)宕掉。 但下面的好消息也許會(huì )讓這個(gè)壞消息變得無(wú)關(guān)緊要。對于SWT，只需了解兩條簡(jiǎn)單的"黃金"法則就可以放心的使用系統資源！之所以稱(chēng)為黃金法則，一是因為少，只有兩條，二是因為它們出奇的簡(jiǎn)單。第一條是"誰(shuí)占用，誰(shuí)釋放"，第二條是"父構件被銷(xiāo)毀，子構件也同時(shí)被銷(xiāo)毀"。第一條原則是一個(gè)無(wú)任何例外的原則，只要程序調用了系統資源類(lèi)的構造函數，程序就應該關(guān)心在某一時(shí)刻要釋放這個(gè)系統資源。比如調用了 Font font = new Font (display, "Courier", 10, SWT.NORMAL); 那么就應該在不在需要這個(gè)Font的時(shí)候調用 font.dispose(); 對于第二個(gè)原則，是指如果程序調用某一構件的dispose()方法，那么所有這個(gè)構件的子構件也會(huì )被自動(dòng)調用dispose()方法而銷(xiāo)毀。通常這里指的子構件與父構件的關(guān)系是在調用構件的構造函數時(shí)形成的。比如， Shell shell = new Shell(); Composite parent = new Composite(shell,SWT.NULL); Composite child = new Composite(parent,SWT.NULL); 其中parent的父構件是shell，而shell則是程序的主窗口，所以沒(méi)有相應的父構件，同時(shí)parent又包括了child子構件。如果調用shell.dispose()方法，應用第二條法則，那么parent和child構件的dispose()方法也會(huì )被SWT API自動(dòng)調用，它們也隨之銷(xiāo)毀。 線(xiàn)程問(wèn)題 在任何操作平臺的GUI系統中，對構件或一些圖形API的訪(fǎng)問(wèn)操作都要被嚴格同步并串行化。例如，在一個(gè)圖形界面中的按鍵構件可被設成可用狀態(tài)(enable)或禁用狀態(tài)(disable)，正常的處理方式是，用戶(hù)對按鍵狀態(tài)設置操作都要被放入到GUI系統的事件處理隊列中（這意味著(zhù)訪(fǎng)問(wèn)操作被串行化），然后依次處理（這意味著(zhù)訪(fǎng)問(wèn)操作被同步）。想象當按鍵可用狀態(tài)的設置函數還沒(méi)有執行結束的時(shí)候，程序就希望再設置該按鍵為禁用狀態(tài)，勢必會(huì )引起沖突。實(shí)際上，這種操作在任何GUI系統都會(huì )觸發(fā)異常。 Java語(yǔ)言本身就提供了多線(xiàn)程機制，這種機制對GUI編程來(lái)說(shuō)是不利的，它不能保證圖形構件操作的同步與串行化。SWT采用了一種簡(jiǎn)單而直接的方式去適應本地GUI系統對線(xiàn)程的要求：在SWT中，通常存在一個(gè)被稱(chēng)為"用戶(hù)線(xiàn)程"的唯一線(xiàn)程，只有在這個(gè)線(xiàn)程中才能調用對構件或某些圖形API的訪(fǎng)問(wèn)操作。如果在非用戶(hù)線(xiàn)程中程序直接調用這些訪(fǎng)問(wèn)操作，那么SWTExcepiton異常會(huì )被拋出。但是SWT也在*.widget.Display類(lèi)中提供了兩個(gè)方法可以間接的在非用戶(hù)線(xiàn)程的進(jìn)行圖形構件的訪(fǎng)問(wèn)操作，這是通過(guò)的syncExec(Runnable)和asyncExec(Runnable)這兩個(gè)方法去實(shí)現的。例如： //此時(shí)程序運行在一個(gè)非用戶(hù)線(xiàn)程中，并且希望在構件panel上加入一個(gè)按鍵。 Display.getCurrent().asyncExec(new Runnable() { public void run() { Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH); butt.setText("Push"); } }); 方法syncExec()和asyncExec()的區別在于前者要在指定的線(xiàn)程執行結束后才返回，而后者則無(wú)論指定的線(xiàn)程是否執行都會(huì )立即返回到當前線(xiàn)程。 SWT的擴展：JFace JFace與SWT的關(guān)系好比Microsoft的MFC與SDK的關(guān)系，JFace是基于SWT開(kāi)發(fā)，其API比SWT更加易于使用，但功能卻沒(méi)SWT來(lái)的直接。比如下面的代碼應用JFace中的MessageDialog打開(kāi)一個(gè)警告對話(huà)框： MessageDialog.openWarning(parent,"Warning","Warning message"); 如果只用SWT完成以上功能，語(yǔ)句不會(huì )少于30行! JFace原本是為更加方便的使用SWT而編寫(xiě)的一組API，其主要目的是為了開(kāi)發(fā)Eclipse IDE環(huán)境，而不是為了應用到其它的獨立應用程序。因此在Eclipse 2.1版本之前，很難將JFace API完整的從Eclipse的內核API中剝離出來(lái)，總是要多多少少導入一些非JFace以外的Eclipse核心代碼類(lèi)或接口才能得到一個(gè)沒(méi)有任何編譯錯誤的JFace開(kāi)發(fā)包。但目前Eclipse組織似乎已經(jīng)逐漸意識到了JFace在開(kāi)發(fā)獨立應用程序起到的重要作用，在正在開(kāi)發(fā)的2.1版本中，JFace也開(kāi)始變成了和SWT一樣的完整獨立的開(kāi)發(fā)包，只是這個(gè)開(kāi)發(fā)包還在變動(dòng)中(筆者寫(xiě)本文時(shí)，應用的Eclipse2.1M3版本)。JFace開(kāi)發(fā)包的包前綴是以org.eclipse.jface開(kāi)頭。JAR包和源代碼也和SWT一樣，也在$｛你的eclipse安裝路徑｝\plugins路徑下去找。 對開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，在開(kāi)發(fā)一個(gè)圖形構件的時(shí)候，比較好的方式是先到JFace包去找一找，看是不是有更簡(jiǎn)潔的實(shí)現方法，如果沒(méi)有再用SWT包去自己實(shí)現。比如JFace為對話(huà)框提供了很好的支持，除了各種類(lèi)型的對話(huà)框(比如上面用的MessageDialog，或是帶有Title欄的對話(huà)框)，如要實(shí)現一個(gè)自定義的對話(huà)框也最好從JFace中的Dialog類(lèi)繼承，而不是從SWT中的*.widget.Dialog繼承。 應用JFace中的Preference包中的類(lèi)很容易為自己的軟件做出一個(gè)很專(zhuān)業(yè)的配置對話(huà)框。對于Tree、Table等圖形構件，它們在顯示的同時(shí)也要和數據關(guān)聯(lián)，例如Table中顯示的數據，在JFace中的View包中為此類(lèi)構件提供了Model-View方式的編程方法，這種方法使顯示與數據分開(kāi)，更加利于開(kāi)發(fā)與維護。JFace中提供最多的功能就是對文本內容的處理?？梢栽趏rg.eclipse.jface.text.*包中找到數十個(gè)與文本處理相關(guān)類(lèi)。 與應用程序更近一步 Java程序通常是以class文件的方式發(fā)布的，運行class需要JRE或JDK的支持。這又是Java GUI程序的另一個(gè)致命的弱點(diǎn)，想象對一個(gè)面向廣大用戶(hù)的應用程序來(lái)說(shuō)，無(wú)論你的程序功能有多簡(jiǎn)單，或是你的代碼十分的精簡(jiǎn)，你都不得不讓用戶(hù)去下載一個(gè)7、8M的JRE，那是多么令人沮喪的一件事。而且對程序員來(lái)說(shuō)，Class通常意味著(zhù)源代碼的暴露，反編譯的工具讓那些居心叵測的人輕易得到你的源代碼。雖然有很多對Class的加密方法，但那總是以犧牲性能為代價(jià)的。好在我們還有其它的方式可用：把Class編譯成exe文件! 通過(guò)SWT開(kāi)發(fā)包，簡(jiǎn)單、跨平臺、可靠等這些Java語(yǔ)言本身所具有的優(yōu)點(diǎn)正漸漸融合到圖形界面的應用程序開(kāi)發(fā)中去。因此，我相信Java語(yǔ)言的另一扇成功之門(mén)正在逐漸打開(kāi)。 |
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