JDK1.3中使用非Java的GUI組件
如果您正在使用 JDK1.3，則您可以借助于 Java 2 AWT 本地接口,使用 C 或 C++ 方法來(lái)繪制基于 AWT 的 Canvas 對(duì)象。
因此，本地 GUI 組件可以嵌入到 Java 應(yīng)用程序中；同時(shí)，正像 JDK1.3 以前的其他版本一樣，您可以使用 Java 本地接口從 Java 應(yīng)用程序中調(diào)用本地方法。Davanum Srinivas 解釋了如何在 Java 中使用現(xiàn)有的本地用戶(hù)界面庫(kù)。他還提供了 Win32 操作系統(tǒng)下的一個(gè)具體示例。
在 JDK1.3 出現(xiàn)以前，您僅能將 Java 本地接口用于非用戶(hù)界面的工作。JDK 1.3 引入了新的 Java 2 AWT 本地接口，這使您可以在 Java 程序中使用非 Java 的 GUI 組件，盡管這樣做會(huì)失去純 Java 解決方案的可移植性。在使用 J2AWT 時(shí),您必須針對(duì)要使用它的每個(gè)平臺(tái)制作本地動(dòng)態(tài)連接庫(kù)或共享庫(kù)。
下面這段話摘自 JDK1.3 的某個(gè)頭文件，它說(shuō)明了這種新的 API 的開(kāi)發(fā)背景及原因:
AWT 支持使用本地 C 或 C++ 應(yīng)用程序訪問(wèn) AWT 的本地結(jié)構(gòu)。這是為了便于將原有的 C 或 C++ 應(yīng)用程序移植到 Java 并滿(mǎn)足需要 ... [這些應(yīng)用程序] 出于性能方面的原因在畫(huà)布上自行進(jìn)行本地繪制
在 JDK1.3 以前，Java 編程沒(méi)有明確的方法來(lái)訪問(wèn)基層的同等 GUI 組件的句柄。在 JDK 1.3 中, Sun 公司創(chuàng)建了一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，通過(guò)這種機(jī)制，開(kāi)發(fā)人員可以使本地 GUI 應(yīng)用程序和庫(kù)在 Java AWT Canvas 對(duì)象中進(jìn)行繪制。這意味著現(xiàn)在有一種正式的、有保證的方法來(lái)獲得支持這一功能的信息。當(dāng) JDK 1.3 與其他操作平臺(tái)對(duì)接時(shí)，所有的接口都提供相同的信息 -- 而不管使用的是什么系統(tǒng)。JDK 1.3 的 Windows 版本和 Solaris 版本是首先提供這種支持的實(shí)現(xiàn)。
Sun 公司引入這一功能組件有幾方面的原因。首先, JDK 1.3 使得人們可以將依賴(lài)第三方產(chǎn)品的復(fù)雜原有軟件移植到 Java 上，而不必等到第三方產(chǎn)品本身完成移植以后。第二個(gè)原因即性能；如果本地的 GUI 代碼經(jīng)過(guò)人們長(zhǎng)時(shí)期的努力得到優(yōu)化，則原樣保留這些軟件具有重要的商業(yè)價(jià)值。
在本文中，我將介紹一些該功能部件的基本概念。我將逐步開(kāi)發(fā)一個(gè)窗口小部件樣例，該窗口小部件使用Win32 API 進(jìn)行繪制。下圖是最終的窗口小部件的快照，一個(gè)帶有笑臉的圓形窗口。
運(yùn)行中的窗口小部件
分步概覽
第一步，定義一個(gè) Java 類(lèi) -- 比如說(shuō)，Mywindow -- 使其繼承 Canvas 類(lèi)并重載 paint 方法。您使用 paint 方法執(zhí)行 AWT 對(duì)象的繪制操作，并在覆蓋該方法時(shí)加上 native 關(guān)鍵字。覆蓋方法使您能夠使用自己的本地代碼。您必須構(gòu)建自己的本地代碼并把它編譯成一個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，就像我們處理其他的 Java 本地接口應(yīng)用程序一樣，在本例中，我們將調(diào)用 MyWindow.DLL 庫(kù)。在 Solaris 和 Linux 上則為共享對(duì)象或共享庫(kù)。您還需要用 System.loadLibrary("MyWindow") 調(diào)用將 MyWindow.DLL 庫(kù)加載到您的名為 MyWindow 的 Java 類(lèi)中。
完成這一示例需要二個(gè)部分：其一是 MyWindow.Java ,它提供 Canvas 類(lèi)的子類(lèi)，其二是 MyWindow.CPP ,它包含基于 Java 本地接口的繪制子程序的入口點(diǎn)。 在參考資源部分可找到 MyWindow.Java、MyWindow.CPP 及自動(dòng)執(zhí)行編譯的批處理文件 BUILD.BAT。
第一步: 創(chuàng)建 MyWindow Java 類(lèi)
J2AWT 用于這種方法時(shí)有一個(gè)主要的局限性：本地代碼只能對(duì) java.awt.Canvas 類(lèi)的子類(lèi)進(jìn)行操作。這正是 MyWindow 繼承 Canvas 類(lèi)的原因。在 Java 應(yīng)用程序中，您可以像使用 Canvas 的其它子類(lèi)那樣使用 MyWindow；在本例中，我將 MyWindow 添加到 Jwindow 中。
- import java.awt.*;
- import javax.swing.*;
- public class MyWindow extends Canvas {
- static {
- //加載包含 paint 代碼的庫(kù)。
- System.loadLibrary("MyWindow");
- }
- //繪制操作的本地入口點(diǎn)
- public native void paint(Graphics g);
- public static void main( String[] argv ){
- Frame f = new Frame();
- f.setSize(300,400);
- JWindow w = new JWindow(f);
- w.setBackground(new Color(0,0,0,255));
- w.getContentPane().setBackground(new Color(0,0,0,255));
- w.getContentPane().add(new MyWindow());
- w.setBounds(300,300,300,300);
- w.setVisible(true);
- }
- }
請(qǐng)注意：您是在靜態(tài)塊中加載 MyWindow.DLL。這正是 Java 應(yīng)用程序訪問(wèn)本地代碼的方式。（我稍候就會(huì)開(kāi)發(fā)這段本地代碼。）同時(shí)還應(yīng)注意：paint 方法是用 native 關(guān)鍵字聲明的，并且沒(méi)有提供任何實(shí)現(xiàn)；這樣做是為了讓虛擬機(jī)知道，應(yīng)該從在靜態(tài)塊中加載的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)中調(diào)用該本地方法。
第二步：生成該類(lèi)的 JNI 頭文件
要為以上定義的類(lèi)生成 Java 本地接口頭文件，需使用 javah MyWindow.class 命令。首先應(yīng)確保這個(gè)類(lèi)文件在您的 CLASSPATH 中。以下是所生成的 MyWindow.h 的一部分，給出了函數(shù)聲明。
- /*
- * Class: MyWindow
- * Method: paint
- * Signature: (Ljava/awt/Graphics;)V
- */
- JNIEXPORT void JNICALL Java_MyWindow_paint
- (JNIEnv *, jobject, jobject);
第三步：開(kāi)發(fā)完整的 MyWindow.CPP
以下是完整的 MyWindow.CPP，其中包含 MyWindow.Java 中所需要的繪圖程序的本地代碼。
- #include < windows.h>
- #include < assert.h>
- #include "jawt_md.h"
- #include "MyWindow.h"
- #define X(x) (int)(xLeft + (x)*xScale/100) // 縮放宏
- #define Y(y) (int)(yTop + (y)*yScale/100) // 以使尺度在 0-100 之間
- #define CX(x) (int)((x)*xScale/100)
- #define CY(y) (int)((y)*yScale/100)
- void DrawSmiley(HWND hWnd, HDC hdc);
- HRGN hrgn = NULL;
- JNIEXPORT void JNICALL
- Java_MyWindow_paint(JNIEnv* env, jobject canvas, jobject graphics)
- {
- JAWT awt;
- JAWT_DrawingSurface* ds;
- JAWT_DrawingSurfaceInfo* dsi;
- JAWT_Win32DrawingSurfaceInfo* dsi_win;
- jboolean result;
- jint lock;
- // 獲取 AWT
- awt.version = JAWT_VERSION_1_3;
- result = JAWT_GetAWT(env, &awt);
- assert(result != JNI_FALSE);
- // 獲取繪圖界面
- ds = awt.GetDrawingSurface(env, canvas);
- if(ds == NULL)
- return;
- // 鎖定繪圖表面
- lock = ds->Lock(ds);
- assert((lock & JAWT_LOCK_ERROR) == 0);
- // 獲取繪圖表面的信息
- dsi = ds->GetDrawingSurfaceInfo(ds);
- // 獲取特定平臺(tái)的繪圖信息
- dsi_win = (JAWT_Win32DrawingSurfaceInfo*)dsi->platformInfo;
- HDC hdc = dsi_win->hdc;
- HWND hWnd = dsi_win->hwnd;
- //////////////////////////////
- // !!! 在此處進(jìn)行繪圖 !!! //
- //////////////////////////////
- if(hrgn == NULL)
- {
- RECT rcBounds;
- GetWindowRect(hWnd,&rcBounds);
- long xLeft = 0; // 用于縮放宏
- long yTop = 0;
- long xScale = rcBounds.right-rcBounds.left;
- long yScale = rcBounds.bottom-rcBounds.top;
- hrgn = CreateEllipticRgn(X(10), Y(15), X(90), Y(95));
- SetWindowRgn(GetParent(hWnd),hrgn,TRUE);
- InvalidateRect(hWnd,NULL,TRUE);
- } else {
- DrawSmiley(hWnd,hdc);
- }
- // 釋放繪圖表面的信息
- ds->FreeDrawingSurfaceInfo(dsi);
- // 為繪圖表面解鎖
- ds->Unlock(ds);
- // 釋放繪圖表面
- awt.FreeDrawingSurface(ds);
- }
- void DrawSmiley(HWND hWnd, HDC hdc)
- {
- RECT rcBounds;
- GetWindowRect(hWnd,&rcBounds);
- long xLeft = 0; // 用于縮放宏
- long yTop = 0;
- long xScale = rcBounds.right-rcBounds.left;
- long yScale = rcBounds.bottom-rcBounds.top;
- // 基于控制大小的畫(huà)筆寬度
- int iPenWidth = max(CX(5), CY(5));
- HBRUSH brushBlack;
- HBRUSH brushYellow;
- HPEN penBlack = CreatePen(PS_SOLID, iPenWidth, RGB(0x00,0x00,0x00));
- // 用于繪制填充橢圓的空畫(huà)筆
- HPEN penNull = CreatePen(PS_NULL, 0, (COLORREF)0);
- brushBlack = CreateSolidBrush(RGB(0x00,0x00,0x00));
- brushYellow = CreateSolidBrush(RGB(0xff,0xff,0x00));
- HPEN pPenSave = (HPEN)SelectObject(hdc, penBlack);
- HBRUSH pBrushSave = (HBRUSH)SelectObject(hdc,brushYellow);
- Ellipse(hdc,X(10), Y(15), X(90), Y(95)); // 頭部
- Arc(hdc,X(25), Y(10), X(75), Y(80), // 嘴部（微笑）
- X(35), Y(70), X(65), Y(70));
- SelectObject(hdc,&penNull); // 無(wú)繪圖寬度
- SelectObject(hdc,&brushBlack);
- Ellipse(hdc,X(57), Y(35), X(65), Y(50));
- Ellipse(hdc,X(35), Y(35), X(43), Y(50)); // 右眼
- Ellipse(hdc,X(46), Y(50), X(54), Y(65)); // 鼻子
- SetBkMode(hdc,TRANSPARENT); // 使用前景顏色
- SelectObject(hdc,pBrushSave);
- SelectObject(hdc,pPenSave);
- }
這里的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 JAWT，它是在 jawt.h 中定義的（通過(guò) jawt_md.h 包含在內(nèi)）。它使程序可以訪問(wèn)本地代碼在基于 Java 的 GUI 組件上繪圖所需的所有信息。本地方法的第一部分是套式：置入 JAWT 結(jié)構(gòu)，獲得一個(gè) JAWT_Win32DrawingSurfaceInfo 結(jié)構(gòu)，鎖定表面（請(qǐng)一次只使用一種繪圖工具！）,然后，獲取一個(gè) JAWT_DrawingSurfaceInfo 結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含特定平臺(tái)下繪圖所必需的指針（在 platformInfo字段中）。它也包含繪圖界面的矩形界限框及當(dāng)前剪切區(qū)域。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)查看 jawt.h 和 jawt_md.h （請(qǐng)參閱下面標(biāo)題為 “構(gòu)建環(huán)境”的部分）。
Java_MyWindow_paint 是一個(gè)入口點(diǎn)，JVM 通過(guò)調(diào)用它來(lái)繪制 MyWindow。輔助函數(shù) DrawSmiley 使用 Win32 調(diào)用來(lái)完成實(shí)際的繪制工作。要在您的應(yīng)用程序中包含 GetDrawingSurfaceInfo，請(qǐng)使用外部庫(kù) jawt.lib（請(qǐng)參閱 “構(gòu)建環(huán)境”）。
第四步：編輯 BUILD.BAT
在運(yùn)行 BUILD.BAT 之前首先對(duì)它進(jìn)行編輯，并像如下所示的那樣，為您的 Visual C++ 及 JDK1.3 設(shè)置路徑。BUILD.BAT 對(duì) MyWindow.java 進(jìn)行編譯，生成 MyWindow.h，然后將 MyWindow.CPP 編譯為 MyWindow.DLL。
SET DEVSTUDIO=D:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98
SET JDK13=D:JDK1.3
好了，一切準(zhǔn)備就緒。在運(yùn)行該樣例之前，請(qǐng)確保 MyWindow.DLL、JDK1.3BIN 及 JDK1.3JREBIN 都在 PATH 內(nèi)，還要保證當(dāng)前目錄在 CLASSPATH 中；這將確保 MyWindow.class 會(huì)被成功加載。在確信 PATH 和 CLASSPATH 都設(shè)置妥當(dāng)后，在命令行輸入 java MyWindow 來(lái)運(yùn)行此應(yīng)用程序。為方便您的使用，window.zip 中包含了一個(gè)批處理文件 RUN.BAT（請(qǐng)參閱參考資源）。要為 JDK 1.3 設(shè)置PATH 和 CLASSPATH，請(qǐng)編輯 RUN.BAT。
構(gòu)建環(huán)境
頭文件：在 JDK 的 include 目錄中新增了專(zhuān)用于 Windows 的 C 頭文件。它們是：
include/jawt.h.
include/win32/jawt_md.h.
依據(jù) JavaSoft 網(wǎng)站的說(shuō)明，這些頭文件并不是 Java 2 平臺(tái)正式規(guī)范的組成部分；提供這些頭文件只是為希望用一種標(biāo)準(zhǔn)化方法訪問(wèn)本地繪圖功能的開(kāi)發(fā)人員提供一種便利。我認(rèn)為這表示將 JDK 移植到其它平臺(tái)的廠商可以不提供這個(gè) API。
庫(kù)：一個(gè)以 jawt.lib 命名的新庫(kù)已添加到 SDK 的庫(kù)目錄中。如前所述，這個(gè)庫(kù)包含一個(gè)用于把 J2AWT 包含到您的應(yīng)用程序中所需要的入口點(diǎn)。例如，要鏈接到 GetDrawingSurfaceInfo 入口點(diǎn)，您需要在您的程序中包含 jawt.lib。
工具：javah 工具用來(lái)為 Java 類(lèi)的本地函數(shù)生成 C/C++ 頭文件，javac 工具用來(lái)編譯 Java 源文件。
小結(jié)
將原有軟件系統(tǒng)移植到 Java 中并不容易，尤其是當(dāng)原有軟件包含高性能的繪圖器時(shí)。Java 2 AWT 本地接口使得分階段移植變得較為容易，它允許您首先移植對(duì)性能要求不高的代碼，然后再移植關(guān)鍵的繪制代碼。它同時(shí)使第三方窗口小部件開(kāi)發(fā)廠商更能?chē)?yán)肅地看待針對(duì) Java 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。有了 JDK1.3中的本地應(yīng)用程序接口，您就可以移植原有的 GUI 代碼，并更快地完成開(kāi)發(fā)，這樣就不會(huì)犧牲您為提高本地代碼關(guān)鍵部分的性能而作的投資。
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