Grafiken und Ereignisse

INE2
Ereignisse, MVC, Swing
■ Merkmale eines ereignisgesteuerten Programms
■ Aufbau eines ereignisgesteuerten Programms
■ Entwicklung eines ereignisgesteuertes Programms in Java
■ Allgemeines zur Benutzerschnittstelle, MVC
■ Unterteilung in Model, View und Controller
■ Graphische Komponenten
Ereignisse
School of Engineering
That's
That'sone
onesmall
smallstep
step
for
for[a]
[a]man,
man,aagiant
giant
leap
leapfor
formankind
mankind
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Sequentielle Programme
■ Hauptprogramm steuert den gesamten Programmablauf: in Java schreibt man
dafür sog. Applikationen: die main Methode ist dort die Einsprungstelle (später)
public class App {
static foo() {... }
public static void main(String args) {
foo();
}
}
■ Hauptprogramm ruft Unterprogramm(e) auf.
■
Diese geben am Ende jeweils die Kontrolle wieder an das
Hauptprogramm zurück.
■ Verlangt an bestimmten Stellen Benutzereingaben
■ Zeitlicher Ablauf des Programms ist vor dem Start festgelegt
■ User kann nur an den vorbestimmten Stellen auf den Programmablauf Einfluss
nehmen, nämlich dort, wo das Programm eine Eingabe verlangt
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Beispiele sequentieller Programme
■ Compiler, Batch-Processing, Scripts, Kommandozeilenbefehle (cd, dir,
more),
■ JFrames ohne graphische Benützeroberfläche (Methode paint ist dort
Einsprungstelle)
■ Programmablauf wird beim Programmieren festgelegt
Æ weniger geeignet für wirklich interaktive Programme
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Ereignisgesteuertes Programm
■ Interaktive Anwendungen werden in Java mit ereignisgesteuerten Programmen
(event-driven programs) geschrieben
■ Für die Benutzerschnittstelle wird von Java eine graphische Oberfläche zur
Verfügung gestellt
Æ GUI Graphical User Interface (AWT, JFC)
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Ereignisgesteuerte Programme
■ Hauptmerkmal: Programmablauf ist nicht
fix vorgegeben, sondern wird durch
externe Ereignisse (events) gesteuert:
■
■
■
■
Mausklick
Menuauswahl
Tastendruck
Betriebssystem, andere Programme
Ereignisschleife (event loop)
■ Das Hauptprogramm besteht aus einer
Ereignisschleife
■ Diese wartet auf Ereignisse und läuft bis
zum Abbruch des Programms
kontinuierlich
■ Der Programmierer schreibt für jedes
Ereignis eine entsprechende Methode
■ Beim Eintreffen eines Ereignisses ruft
die Ereignisschleife die entsprechende
Methode auf, um das eingetroffene
Ereignis zu behandeln
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Ereignis(endlos)schleife Methoden
im UserProgramm
Taste
Taste
gedrückt
gedrückt
??
Methode1
Methode1
Maus
Maus
bewegt?
bewegt?
Methode2
Methode2
Maustaste
Maustaste
betätigt?
betätigt?
Methode3
Methode3
….?
….?
Methode4
Methode4
….?
….?
:
:
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Ereignisschleife und Events in Java
■ Java Laufzeitsystem implementiert eine Ereignisschleife bereits
■ Der Programmierer muss nur noch die Methoden schreiben, die die Ereignisse
behandeln
■ Die Ereignisschleife verarbeitet zusammen mit dem Betriebssystem die
Elementarereignisse des Systems
■
■
Benutzer drückt auf Taste oder klickt mit der Maus
Benutzer klickt eine Schaltfläche, eine Menuoption usw. an
■ Die Java GUI Komponenten (z.B. JButton) bereiten diese Elementarereignisse
auf
■ Sie nehmen Elementarereignisse, die sie betreffen, entgegen
■ Sie erzeugen daraus Java Ereignisse
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Java Event Model
Ereignisquelle (Source Object), z.B. JButton
■ Definiert Ereignisse, die es erzeugen kann
■ Führt eine Liste der Ereignissenken
(Listener-Objekte), z.B. JFrame
■
bietet Methoden zum An- und Abmelden von
Listener an. z.B. addActionListener
■ Informiert Listener-Objekte, sobald
ein Ereignis eingetreten ist:
■
■
Das Source-Objekt ruft die entsprechende
Methode beim Listener-Objekt auf
Alle Informationen über das Ereignis (z.B. wer ist der Verursacher)
werden dabei in einem Ereignis-Objekt übergeben
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…Java Event Model
Listener, z.B. JFrame
■ Registriert sich beim Source-Objekt
als Listener
■ Gibt damit an, an welchen Ereignissen es
interessiert ist (Bsp. ActionEvent).
■ Stellt je eine Methode zur Behandlung
der entsprechenden Ereignisse bereit
■ Interface bestimmt die Behandlungsmethode,
z.B.ActionListener
SourceObj.addActionListener(ListenerObj)
Delegation-Event-Modell
■ Auftretende Ereignisse werden nicht
zentral behandelt
■ Behandlung jedes Ereignisses wird
vielmehr an ein oder mehrere Objekte delegiert
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Beispiel
Interface
Interface->->Klasse
Klasseenthält
enthält
Methode
addActionListener
Methode addActionListener
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
public class DrueckMich extends JFrame implements ActionListener {
private JButton tester;
private boolean gedrueckt = false;
@Override
Sich
Sichselber
selberanmelden
anmeldenan
anKnopf,
Knopf,
dass
an
ActionEvents
interessiert
dass an ActionEvents interessiert
public void initComponents() {
tester = new JButton("Hier drücken"); // GUI-Obj. erzeugen
getContentPane().add (tester);
// zur GUI hinzufügen
tester.addActionListener(this);
// Listener registrieren
}
Bearbeitungsmethode
Bearbeitungsmethode
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
gedrueckt = true;
paint(getGraphics());
}
Ereignis
Ereignis
@Override
public void paint(Graphics g) {
if(gedrueckt) {
g.drawString ("Danke!", 100,50);
}
}
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Anmeldung: z.B. addActionListener
■ Dem JButton tester wird ein Objekt als Listener für ActionEvents zugeordnet.
tester.addActionListener(this);
■
Mit this wird hier das aktuelles Objekt (JFrame) beim JButton tester als Listener registriert;
Æ d.h. die Methode für die Ereignisbehandlung (actionPerformed) befindet sich in diesem
JFrame !!
■
Man hätte aber auch andere Objekte im Programm mit der Ereignissbehandlung "beauftragen"
können.
■ Die Registrierungsmethoden für Listener-Objekte folgen einer einheitlichen
Namensgebung. Ein Listener für ein Ereignis XXX hat den Namen
SourceObjekt.addXXXListener(Listener-Obj.);
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Bearbeitung bei Ereignis: z.B. actionPerformed
■ Die Methode actionPerformed(ActionEvent e) wird vom JButton
tester jedesmal bei allen registrierten Listeners aufgerufen, wenn der JButton
gedrückt wird
■ In dieser Methode stehen die Anweisungen, die dieses Ereignis behandeln
■ Wenn die Betätigung des Buttons eine Veränderung der GUI zur Folge hat (im
Bsp.: drawString…), dann muss das JFrame muss neu gezeichnet werden, um
dem Benutzer die Reaktion des Programms anzuzeigen:
z.B. paint(getGraphics()) wird das JFrame neu gezeichnet
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Ereignisklassen: z.B. ActionEvent
■ Es gibt zahlreiche Ereignisse, welche von Komponenten erzeugt werden können
und an denen andere Objekte interessiert sind
(Komponente = GUI-Objekte)
■ Dieselbe Ereignisklasse wird von mehreren Komponenten verwendet.
Z.B. ActionEvent
Æ verwendet von JButton, JTextField,...
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Mehrere Buttons ActionEvent Object
Mehrere Buttons
public void initComponents {
JPanel panel = getContentPane();
smaller= new JButton("smaller"); // GUI-Obj. erzeugen
panel.add (smaller);
// zur GUI addieren
smaller.addActionListener(this);// Listener registrieren
bigger= new JButton("bigger");
// GUI-Obj. erzeugen
panel.add (bigger);
// zur GUI addieren
bigger.addActionListener(this); // Listener registrieren
}
■ Problem: Alle Buttons erzeugen ein Ereignis der gleichen Klasse ActionEvent
und es wird die gleiche Methode ActionPerfomed aufgerufen .
■ Wie kann man herausfinden, welcher JButton das Ereignis erzeugt hat?
■ Lösung: Das an die Methode actionPerformed(ActionEvent e)
übergebene Ereignis-Objekt e enthält verschiedene Informationen zum Ereignis:
z.B. Quelle des Ereignisses
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… mehrere Buttons ActionEvent Object
… Mehrere Buttons
■ Mit der Methode e.getSource() kann das Source-Objekt abgefragt werden
JButton smaller, larger;
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
if (event.getSource() == smaller){
diameter -= 10;
Referenzvergleich
Referenzvergleich
}
if (event.getSource() == larger){
diameter += 10;
}
paint(getGraphics());
}
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Entwurf von interaktiven Anwendungen
Model, View, Controller - MVC
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Direkte Verarbeitung von Events in JFrame
■ Bearbeitung des Ereignisses in JFrame:
■
■
Einfach
ausreichend für einfache Aufgaben
addXXListner(this)
addXXListner(this)
■ Nachteile:
■
Verarbeitung ans JFrame gebunden
-> bei Wechsel auf andere GUI Klassenbibliothek neu programmieren
■
Vermischung von Darstellungslogik und Verarbeitungslogik
-> Übersichtlichkeit leidet
■
Nicht möglich gleiches Ereignis durch mehrere GUI Elemente auszulösen
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Trennung GUI und Verarbeitung
■ Wichtiges Entwurfsprinzip: Trennung und Entkopplung von Benutzerschnittstelle
und „technischen Innereien“ (Verarbeitung, Modell)
■ Beispiel: Automobil
■
■
Benutzerschnittstelle: Gaspedal, Kupplungspedal, Ganghebel,
Steuerrad, Tachometer, Tourenzähler, Benzinanzeige...
Technische Innereien: Motor, Getriebe, Kupplung,
Lenkung, ABS, Lichtanlage
■ Vorteile:
■
■
■
Einfache und sichere Bedienung und Überwachung durch User
Verstecken der Komplexität vor dem User
Getrennte und damit einfachere Entwicklung und Wartung der Teilsysteme
■ Man unterscheidet 3 Teile: Model, View und Controller
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MVC: Beispiel Auto
Control
Control
View
View
Control
Control
View
View
Steuerungsinformation
Steuerungsinformation
Sensorinformation
Sensorinformation
Model
Model
5967 cc
400 hp
15 l/100km
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Aufgabenteilung nach dem MVC Paradigma
■ Bearbeitung/Daten von Darstellung und Auslösen der Verarbeitung trennen
■
■
verschiedene Eingaben (Buttons, etc.)
verschiedene Darstellungen (gleichzeitig)
■ Klare Aufgabenteilung (Separation of Concerns)
BenutzerereignisVerarbeitung
Darstellung
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
View
2) benachrichtigt über
Datenänderung
Model
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Datenbehälter, inkl.
Veränderungsmethoden
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Vereinfachte Implementierung
■ Controller und View sind meist miteinander gekoppelt bzw. in einer Klasse
implementiert
■
■
Controller delegiert Verarbeitung nur
wird deshalb meist nicht als separaten Klasse implementiert
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
Viewer
2) benachrichtigt
über Datenänderung
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Model
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Beispiel
■ Ein veränderbarer Kreis mit Methoden grow und shrink
■ View-Controller als JFrame implementiert
View-Controller
CircleModel
int value
grow()
shrink()
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Model
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Einfache View
import java.awt.*; import java.awt.event.*;
import java.JFrame.*;import java.beans.*;
public class JFrame1 extends JFrame
implements ActionListener, PropertyChangeListener
{
CircleModel model;
JButton grow;
Modelle
Modellehaben
haben
oft
Properties
oft Properties
==Werte
Werte
public void init()
{
grow = new JButton("Grow");
grow.addActionListener(this);
getContentPane().add(grow);
model = new CircleModel(50);
model.addPropertyChangeListener(this);
}
public void actionPerformed(ActionEvent ev) {
model.grow();
}
public void paint(Graphics g) {
int r = model.getValue();
g.drawOval(100-r,100-r,2*r,2*r);
}
Controller
View
public void propertyChange(PropertyChangeEvent ev) {
repaint();
}
}
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0) Anmeldung der View ans Model
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
Viewer
0) Anmeldung
2) benachrichtigt über
Datenänderung
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Model
■ 0) View meldet sich beim Model an, dass es an bestimmten Ereignissen
interessiert ist
■
einmalig, bei der Initialisierung
■ Model merkt sich die View(s), die sich angemeldet haben (subscribe)
■
für den späteren Rückruf (call-back)
■ addPropertyChangeListener(this)
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1) Initiieren der Datenänderung
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
Viewer
2) benachrichtigt
über Datenänderung
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Model
■ der Controller ruft die entsprechende Methode vom Model auf
public void actionPerformed(ActionEvent ev)
{
model.grow(); // nur noch Methodenaufruf
}
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2) Benachrichtigung über Datenänderungen
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
Viewer
2) benachrichtigt
über Datenänderung
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Model
■ 2) Ereignisbearbeiter-Methode wird aufgerufen
■ propertyChange
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3) Lesen der Daten und Darstellung
Controller
1) initiiert
Änderung
der Daten
Viewer
2) benachrichtigt
über Datenänderung
3) liest neue Daten und
stellt diese dar
Model
■ Lesen der Daten via Getter-Methode von Model
■ model.getValue()
■ Anzeigen
■ z.B. repaint() aufrufen
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Verschiedene Ereignisquelle
■ Graphisches Element als Ereignisquelle
■ JButton, etc
Benutzereingabe
Ereignisquelle
Delegiere Verarbeitung
Ereignis
(Event)
erzeuge Ereignis
Objekt, z.B ActionEvent
Ereignisverarbeiter
verarbeitet z.B. in
Methode actionPerformed
■ Model als Ereignisquelle
■ Zustandsänderung als Ereignis
Zustandsänderung
Ereignisquelle (Model)
Ereignis
(Event)
Ereignisverarbeiter (View)
erzeuge Ereignis
Objekt
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1) CircleModel Klasse grow() Methode
import java.awt.event.*;
public class CircleModel
{
private int value;
public CircleModel(int value) {
this.value = value;
}
public void setValue(int val) {
value = val;
}
public void grow() {
setValue(value+1);
}
Methode um
Werte zu ändern
}
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2a) Anmelden von View an CircleModel
■ Verwaltung von PropertyChangeListeners mit Klasse PropertyChangeSupport
import java.beans.*;
import java.awt.event.*;
public class CircleModel{
private int value;
private PropertyChangeSupport props;
public CircleModel(int value) {
this.value = value;
props = new PropertyChangeSupport(this);
}
Anmeldemethode, dass an PropertyChangeEvents interessiert
public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListener list) {
props.addPropertyChangeListener(list);
}
}
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2b) Benachrichtigung von View bei Änderung
■ Methode setValue anpassen, dass PropertyChangeEvent bei Änderung
ausgelöst wird;
firePropertyChange(String name, Object oldVal, Object newVal);
import java.beans.*;
import java.awt.event.*;
public class CircleModel
{
……
public void setValue(int val) {
int old = value;
value = val;
props.firePropertyChange("value",old,val);
}
……
}
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3) Auslesen von Wert
■ Auslesen des Werts mittels getValue-Methode
public class CircleModel
{
………
public int getValue() {
return value;
}
}
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CircleModel komplett
import java.beans.*;
import java.awt.event.*;
public class CircleModel
{
private int value;
PropertyChangeSupport props;
public CircleModel(int value) {
this.value = value;
props = new PropertyChangeSupport(this);
}
public void setValue(int val) {
int old = value;
value = val;
props.firePropertyChange("value",old,val);
}
public int getValue() {return value;}
public void grow() {setValue(value+1);}
public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListener list){
props.addPropertyChangeListener(list);
}
}
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Zusammenfassung: MVC
■ Model: der Datenbehälter
■ View: zur Darstellung der Daten
■ Controller: zur Verarbeitung von Benutzerereignis, Auslösen der Datenänderung
■ PropertyChangeSupport: Hilfsklasse für die Verarbeitung von Properties
■
■
■
PropertyChangeEvent: Event der geschickt wird
addPropertyChangeListener ()
firePropertyChange(String, Object, Object)
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GUI Komponenten
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GUI Komponenten
■ Mittels Komponenten lassen sich einfache GUIs erstellen
■ primär für JFrames
■ Der Event Mechanismus definiert: import java.awt.event.*
■ Dieser wird in Swing bzw. JFC verwendet
■
JFC enthält einen wesentlich reichhaltigeren Satz
von GUI Komponenten als der AWT
■ Verschiedenen graphischen Komponenten
■
■
■
■
JButton
JTextField
JLabel
JScrollBar
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JList
■ JTextArea
■ JCheckBox
■ JComboBox
■..
■
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JFC Klassenhierarchie (vereinfacht)
Object
gemeinsame
gemeinsameOberklasse
Oberklasse
(auch
(auchfür
fürAWT)
AWT)
Component
"Behälter"
"Behälter"für
fürandere
andere
Komponenten
Komponenten
Container
einfache JFC
Komponenten
JButton
JCheckBox
Oberklasse
Oberklassefür
füreigene
eigeneJFC
JFC
Komponenten
Komponenten
JComponent
JScrollbar
JLabel
JRadioButton
JMenu
JTextComponent
JTextField
JTextArea
FlowLayout
Hilfsklassen zur
Anordnungssteuerung
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Window
BorderLayout
JPanel
JApplet
BoxLayout
JFrame
JDialog
auf dem Desktop darstellbare Behälter
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Abstrakte Oberklasse: Component
■ Component ist die abstrakte
Oberklasse der meisten GUIKomponenten des AWT
Klassenhierarchie der GUIKomponenten:
■ Component enthält viele Methoden, die von den GUI
Komponenten geerbt bzw. überschrieben werden:
■ setBackground(Color farbe)
setzt Hintergrundfarbe einer Komponente auf farbe
■ setForeground(Color farbe)
setzt Vordergrundfarbe einer Komponent auf farbe
■ setFont(Font font)
setzt Font einer Komponente auf font
■ Component
■
■
■
■
■
■
JButton
Container
■ JPanel
■ JFrame
JLabel
JList
JScrollBar
JTextComponent
■ JTextArea
■ JTextField
■ Color getBackground()
gibt die entsprechenden Werte der Komponente aus
■ Color getForeground()
■ Font getFont()
■ paint(Graphics g)
zeichnet die Komponente
repaint()
veranlasst AWT, die Methode update() der Komponente
(sobald als möglich) aufzurufen
■ update()
löscht den Bildschirmausschnitt, der der Komponente
entspricht, und ruft dann paint() auf
■ setVisible(boolean b)
macht entsprechende Komponente (un)sichtbar
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JScrollBar
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Schieberegler (JScrollBar)
■ Der Scrollbar kann durch das Verschieben des Balkens oder durch Drücken auf
die Pfeile betätigt werden. Dabei verschiebt er sich mit der konstanten
Schrittweite 1 pro Ereignis.
■ Beim Erzeugen eines JScrollBars kann die Ausrichtung des Scrollbars, der
Minimal- und Maximalwert, der Startwert sowie die Grösse der Schrittweite
angegeben werden
■ Im Gegensatz zu Buttons und Textzeilen erzeugen Scrollbar Ereignisse der
Klasse AdjustmentEvent
■ JScrollBar ruft bei jeder Verschiebung der Balkens die Methode
adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent e) auf
■ Das JFrame muss das AdjustmentListener Interface implementieren
■ Aktueller Wert kann mit der Methode getValue() abgefragt werden
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Schieberegler Graphik
■ Beispiel: Programm ScrollbarValues
public void adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent e) {
Graphics g = getGraphics();
currentX = slider.getValue();
g.drawLine(0, currentY, currentX, currentY);
currentY = currentY+5;
}
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Schieberegler
JScrollbar (Auszug aus der Klassenbibliothek: Constructor)
public JScrollbar (int
int
int
int
int
Parameters:
orientation,
value,
visible,
minimum,
maximum)
orientation - indicates the orientation of the scroll bar. (Scrollbar.HORIZONTAL,
or Scrollbar.VERTICAL)
value - the initial value of the scroll bar
visible - the size of the scroll bar's bubble, representing the visible portion
minimum - the minimum value of the scroll bar
Achtung:
Achtung:nur
nurBereich
Bereich
maximum - the maximum value of the scroll bar
0..90
(da
100-10)
0..90 (da 100-10)
■ Beispiel: (Skript, Schieberegler.java)
slider = new Scrollbar(Scrollbar.HORIZONTAL,0,10,0,100);
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…Schieberegler : Anwendungsbeispiel
public class L8_Scrollbar extends JFrame implements AdjustmentListener{
private JScrollBar slider;
// Instanzvariablen
private int sliderValue = 0;
public void initComponents() {
// GUI aufbauen
getContentPane().setLayout(null);
// kein Layout
slider = new JScrollBar(Scrollbar.HORIZONTAL, 0, 10, 0, 110);
slider.setBounds(100,10, 200, 20); // Slider-Grösse. x,y,width, height
getContentPane().add(slider);
slider.addAdjustmentListener(this);
}
public void paint(Graphics g) {
super.paint();
g.drawString("Aktueller Schiebereglerwert: "+sliderValue, 100, 100);
g.setColor(Color.GREEN);
g.fillRect(100,150,sliderValue*2, 30);
// Slider-Wert als Balken
}
public void adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent e){
sliderValue = slider.getValue();
repaint();
}
}
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… Skalierung des Schiebereglerwertes
■ Schieberegler Werte in Ganzzahlen
■
Falls zwischenwerte gewünscht werden, müssen diese "skaliert" werden
■ Beispiel: Der gewünschte Scrollbar-Bereich im Progamm InchesToCm soll
0.0-10.0 sein mit einer Schrittweite von 0.1
■ Minimum, Maximum und Inkrement des Scrollbars auf 0, 100 bzw. 1 setzen:
slider = new Scrollbar(Scrollbar.HORIZONTAL,0,10,0,110);
■ Ausgelesener Scrollbar-Wert jeweils durch 10 dividieren:
sliderValue = (double) slider.getValue()/10;
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Einführung Anordnung, Layouts
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Einfache Anordnung von GUI-Komponenten
■ Java ordnet die GUI Komponenten automatisch an (=Layout)
■ Layout definiert "Strategie", wie die Komponenten angeordnet werden
■
■
Die Komponenten werden zeilenweise zentriert aufgereiht
Wenn eine Zeile voll ist, werden die restlichen Komponenten auf einer neuen Zeile dargestellt
■ FlowLayout nicht für "hochwertige" GUIs geeignet
■ z.B. FlowLayout skaliert die Scrollbars automatisch Æ werden sehr klein
Abhilfe: andere Layouts definieren (z.B. Border- oder GridLayout Æ später)
oder einfach "null"-Layout verwenden
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Null Layout
■ Mittels setLayout(null) kann der Layoutmanager entfernt werden
■ Wird kein Layout angegeben, dass müssen die Komponenten Komponenten von
Hand positioniert und skaliert werden
public void initComponents() { // GUI aufbauen
getContentPane().setLayout(null);
// kein Layout
slider = new Scrollbar(Scrollbar.HORIZONTAL, 0, 1, 1, 100);
slider.setBounds(100,10, 200, 20); // Slider-Grösse. x,y,width, height
getContentPane().add(slider);
slider.addAdjustmentListener(this);
}
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Noch Fragen?
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