从组件到布局，深入理解Java GUI编程布局管理器🏆本文收录于「滚雪球学Java」专栏，专业攻坚指数级提升，助你一臂
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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8
上期回顾：GUI编程-组件
在上一篇文章中，我们详细介绍了Java GUI编程中的常用组件，包括按钮（JButton）、标签（JLabel）、文本框（JTextField）、文本区域（JTextArea）、复选框（JCheckBox）、单选按钮（JRadioButton）等。通过实际代码示例，我们演示了如何创建和使用这些组件，并讨论了每种组件的适用场景和配置方法。
我们还探讨了如何组合这些组件以创建复杂的用户界面，并介绍了一些常用的组件属性，如文本、颜色、字体等。通过学习组件的基本用法，相信大家已经掌握了如何在Java中创建功能丰富且美观的用户界面。再通过实际代码示例，我们展示了如何创建和配置这些组件，并介绍了如何将它们组合在一起，构建功能强大且用户友好的界面。
然而，组件的有效布局是创建一个良好用户界面的关键。在上期内容中，虽然我们讨论了如何使用组件，但我们并未深入探讨如何将这些组件以合理的方式排列在窗体中。这就引出了本期内容——布局管理器。
前言
从组件到布局：布局管理器的重要性
组件本身是GUI编程的基础，但如何将这些组件组织成一个合理、美观的界面却依赖于布局管理器。在实际开发中，仅仅堆叠组件是不够的，我们还需要考虑组件的排列方式、空间分布、对齐方式等。这些都需要通过布局管理器来实现。
布局管理器是Java中用于管理组件在容器（如JFrame、JPanel）中排列的工具。它决定了组件的摆放方式以及它们在窗口中的大小调整行为。掌握布局管理器的使用不仅可以让你的界面更加美观，还可以提高用户体验。
在本期内容中，我们将全面介绍Java中的几种常见布局管理器，讨论它们的使用方法和适用场景。通过对这些布局管理器的深入学习，你将能够创建出更专业、结构更加合理的Java桌面应用程序。
摘要
本文主要讨论Java GUI编程中的布局管理器，包括其基本概念、常用布局管理器的特点、核心源码解读、应用场景演示、优缺点分析、以及相关代码的测试和结果分析。通过阅读本文，大家可以全面了解布局管理器在Java GUI编程中的重要性，并能够在实际开发中灵活应用。
正文
简介
Java提供了丰富的图形用户界面（GUI）组件，通过这些组件，开发者可以创建出功能强大且用户体验友好的桌面应用程序。在GUI编程中，布局管理器（Layout Manager）是一个非常重要的概念。布局管理器决定了GUI组件在容器中的排列方式。本文将详细介绍Java中几种常见的布局管理器，并通过代码示例进行讲解。
概述
布局管理器是Java中用于控制组件在容器（如JFrame、JPanel等）中排列方式的对象。常见的布局管理器包括：
- FlowLayout：按从左到右、从上到下的顺序排列组件。
- BorderLayout：将容器划分为东、南、西、北、中五个区域，组件按区域添加。
- GridLayout：将容器划分为网格，每个组件占据一个网格单元。
- GridBagLayout：提供了更为灵活的网格布局方式，允许组件跨行跨列。
- BoxLayout：按水平或垂直方向排列组件。
核心源码解读
以最常用的FlowLayout为例，解读其核心源码：
public class FlowLayoutDemo {
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("FlowLayout Demo");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setSize(300, 200);
JPanel panel = new JPanel(new FlowLayout());
panel.add(new JButton("Button 1"));
panel.add(new JButton("Button 2"));
panel.add(new JButton("Button 3"));
frame.add(panel);
frame.setVisible(true);
}
}
代码解析
在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。
- JFrame：这是一个顶层容器，用于显示窗口。
- JPanel：这是一个中间容器，可以用于组织多个组件。
- FlowLayout：这是一个布局管理器，按从左到右、从上到下的顺序排列组件。
在上面的代码中，我们首先创建了一个JFrame窗口，然后在窗口中创建了一个JPanel，并使用FlowLayout布局管理器来排列按钮。最后，将JPanel添加到JFrame中并显示窗口。
根据如上的案例，作者在本地进行测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。
案例分析
下面我们通过一个实际案例来展示GridLayout的应用。
案例：简单计算器界面
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("Calculator");
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setSize(300, 300);
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(4, 4));
String[] buttons = {
"7", "8", "9", "/",
"4", "5", "6", "*",
"1", "2", "3", "-",
"0", ".", "=", "+"
};
for (String text : buttons) {
panel.add(new JButton(text));
}
frame.add(panel);
frame.setVisible(true);
}
}
代码解析
在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。
- GridLayout(4, 4)：创建一个4行4列的网格布局。
- JButton：用于创建按钮组件。
在这个示例中，我们创建了一个4x4的网格布局，并在其中放置了一个简单计算器的按钮。
这段Java代码是一个简单的计算器界面实现，使用了Swing图形用户界面工具包。下面是对代码的逐行解析：
-
package com.demo.javase.day92;：定义了代码的包名为com.demo.javase.day92，通常用于组织Java代码文件。 -
导入相关的类库：
javax.swing.*;：导入Swing库，用于创建图形用户界面。java.awt.*;：导入AWT库，用于处理组件的布局和绘制。
-
类定义和注释：
public class Calculator：定义了一个名为Calculator的公共类。- 注释部分提供了作者信息、来源公众号和日期。
-
main方法：public static void main(String[] args)：程序的入口点，main方法。
-
创建JFrame对象：
JFrame frame = new JFrame("Calculator");：创建一个窗口实例，标题为"Calculator"。
-
设置窗口默认关闭操作：
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);：设置窗口关闭时程序退出。
-
设置窗口大小：
frame.setSize(300, 300);：将窗口大小设置为300x300像素。
-
创建JPanel对象并设置布局：
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(4, 4));：创建一个面板，使用4行4列的网格布局。
-
定义按钮文本数组：
String[] buttons = { ... };：定义了一个包含按钮文本的字符串数组。
-
循环添加按钮到面板：
for (String text : buttons) { panel.add(new JButton(text)); }：遍历按钮文本数组，为每个文本创建一个按钮，并添加到面板。
-
将面板添加到窗口：
frame.add(panel);：将包含按钮的面板添加到窗口。
-
使窗口可见：
frame.setVisible(true);：使窗口显示出来。
如上段代码创建了一个包含16个按钮（0-9数字键，小数点，以及四个基本运算符加、减、乘、除和等号）的计算器界面。但是，它并没有实现计算器的逻辑功能，仅仅是界面的布局。要使计算器能够执行计算，还需要添加事件监听器来处理按钮点击事件，并实现相应的计算逻辑。
本地运行演示：
应用场景演示
布局管理器广泛应用于各种Java桌面应用程序中。以下是一些常见的应用场景：
- 表单布局：使用GridBagLayout可以创建灵活的表单布局，允许组件跨行跨列。
- 工具栏：使用FlowLayout可以创建工具栏，按钮或其他组件按顺序排列。
- 面板切换：使用CardLayout可以在同一个容器中切换不同的面板。
优缺点分析
优点
- 灵活性：不同的布局管理器适用于不同的布局需求，可以满足大多数场景的布局需求。
- 可扩展性：通过自定义布局管理器，可以实现特定的布局效果。
- 代码简洁：布局管理器的使用可以减少手动设置组件位置的代码量。
缺点
- 复杂性：对于复杂布局，布局管理器的使用可能较为复杂，需要深入理解每种布局管理器的特点。
- 性能开销：在某些情况下，布局管理器可能会增加布局计算的开销，影响性能。
类代码方法介绍及演示
以GridBagLayout为例，介绍其常用方法：
public class LayoutTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个JFrame对象，即窗口，标题为"Layout Test"
JFrame frame = new JFrame("Layout Test");
// 设置窗口的大小为200x200像素
frame.setSize(200, 200);
// 设置默认的关闭操作为退出程序
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
// 创建一个JPanel对象，使用GridLayout管理器，2行2列的网格布局
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(2, 2));
// 向panel中添加四个按钮组件
panel.add(new JButton("Button 1"));
panel.add(new JButton("Button 2"));
panel.add(new JButton("Button 3"));
panel.add(new JButton("Button 4"));
// 将panel添加到frame中
frame.add(panel);
// 设置frame为可见
frame.setVisible(true);
}
}
方法解析
如下是其重要的方法罗列：
- GridBagConstraints：该类用于定义组件在GridBagLayout中的布局约束，包括位置、跨行跨列等信息。
- gridx, gridy：定义组件在网格中的位置。
- gridwidth：定义组件跨越的列数。
在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。仅供参考：
-
包声明：
package com.demo.javase.day92;声明了类的包名，这有助于在大型项目中组织类。 -
导入语句：
import语句导入了Swing和AWT库中所需的类。 -
类和方法注释：使用
/** */注释块提供了关于类作者、来源和日期的信息。 -
主类和主方法：
public class LayoutTest定义了主类，而public static void main(String[] args)是程序的入口点。 -
创建窗口：使用
new JFrame("Layout Test")创建了一个标题为"Layout Test"的窗口。 -
设置窗口属性：
frame.setSize(200, 200);设置了窗口的大小，frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);设置了窗口的默认关闭操作为退出程序。 -
创建面板和布局管理器：
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(2, 2));创建了一个JPanel，并使用GridLayout管理器初始化，该管理器将面板分为2行2列的网格布局。 -
添加组件：使用
panel.add(new JButton("..."));向面板中添加了四个JButton按钮组件。 -
将面板添加到窗口：
frame.add(panel);将配置好的面板添加到窗口中。 -
显示窗口：
frame.setVisible(true);使窗口可见。
使用场景
如上案例适用于需要快速展示基于网格布局的用户界面元素的情况，例如创建一个简单的表单或者游戏界面。
测试用例
对于以上案例代码，可以编写测试用例来验证布局管理器的效果。
测试代码
public class LayoutTest {
public static void main(String[] args) {
JFrame frame = new JFrame("Layout Test");
frame.setSize(200, 200);
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(2, 2));
panel.add(new JButton("Button 1"));
panel.add(new JButton("Button 2"));
panel.add(new JButton("Button 3"));
panel.add(new JButton("Button 4"));
frame.add(panel);
frame.setVisible(true);
}
}
测试结果预期
在运行上述测试代码时，应看到一个2x2的网格布局，四个按钮分别占据一个网格单元。按钮应自动调整大小以适应容器的大小变化。
实际运行结果
根据如上的测试用例，作者在本地进行测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。
测试代码分析
接着我将对上述代码逐句进行一个详细解读，希望能够帮助到同学们，能以最快的速度对其知识点掌握于心，这也是我写此文的初衷，授人以鱼不如授人以渔，只有将其原理摸透，日后应对场景使用，才能得心应手，如鱼得水。所以如果有基础的同学，可以略过如下代码解析，针对没基础的同学，还是需要加强对代码的逻辑与实现，方便日后的你能更深入理解它并常规使用不受限制。
如上Java代码演示了如何使用Swing图形用户界面库创建一个简单的窗口应用程序，该程序使用GridLayout布局管理器来布局组件。以下是对这段代码的详细解析：
-
包声明：
package com.demo.javase.day92;声明了类的包名，有助于在项目中组织类。 -
导入语句：
import语句导入了javax.swing.*和java.awt.*，这些是Swing库和AWT库中所需的类。 -
类和方法注释：使用文档注释提供了关于类作者、来源和日期的信息。
-
主类和主方法：
public class LayoutTest定义了主类，而public static void main(String[] args)是程序的入口点。 -
创建窗口：使用
new JFrame("Layout Test")创建了一个标题为"Layout Test"的窗口。 -
设置窗口属性：
frame.setSize(200, 200);设置了窗口的大小，frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);设置了窗口的默认关闭操作为退出程序。 -
创建面板和布局管理器：
JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(2, 2));创建了一个JPanel，并使用GridLayout管理器初始化，该管理器将面板分为2行2列的网格布局。 -
添加组件：使用
panel.add(new JButton("..."));向面板中添加了四个JButton按钮组件。 -
将面板添加到窗口：
frame.add(panel);将配置好的面板添加到窗口中。 -
显示窗口：
frame.setVisible(true);使窗口可见。
小结
本文是我在社区上分享的关于Java GUI编程的系列教程之一，专注于布局管理器的使用和实践。文章以深入浅出的方式介绍了Java中几种常见的布局管理器，包括FlowLayout、BorderLayout、GridLayout、GridBagLayout和BoxLayout，并通过具体的代码示例，向读者展示了如何创建和使用这些布局管理器来组织GUI组件。
通过我的详细解析和演示，读者可以清晰地理解每种布局管理器的特点和适用场景。例如，使用FlowLayout可以创建一个简单的工具栏，而GridLayout则适用于创建表格形式的界面布局。文章还提供了核心源码的解读，帮助读者深入理解布局管理器的工作原理。
总结
这篇文章不仅为Java GUI编程的初学者提供了宝贵的学习资源，也为有经验的开发者提供了布局管理器使用的深入见解。通过结合实际的代码示例和详细的步骤说明，文章有效地帮助读者掌握如何在Java应用程序中实现美观且功能性强的用户界面。
文章的语言通俗易懂，即便是编程新手也能够跟随教程逐步学习和实践。同时，我还提供了丰富的学习资料和社区资源链接，鼓励读者进一步探索和深入学习Java编程。
总的来说，这是一篇内容丰富、实用性强的技术文章，无论是对于希望快速入门Java GUI编程的新手，还是对于希望提升布局管理技能的有经验的开发者，都具有很高的参考价值。
最后，下期事件处理作为GUI编程的核心内容，将进一步丰富读者的编程视野。希望能够帮助到有需要的同学，助力每一位Java开发者的成长和进步。
寄语
学习编程是一段充满挑战的旅程，但只要坚持不懈，不断实践，你一定会取得长足的进步。希望本文能为你的Java编程之路提供有益的帮助，祝你早日成为一名优秀的Java开发者！
希望这篇文章对您有帮助！如果有进一步的问题或需求，欢迎随时提问。
下期预告：GUI编程-事件处理
在下一期的文章中，我们将会深入探讨Java GUI编程中的事件处理机制。事件处理是GUI编程的核心内容之一，通过事件处理，应用程序能够对用户的交互作出响应，如按钮点击、鼠标移动、键盘输入等。
具体我们将介绍Java中的事件监听器（Listener）、事件源（Event Source）、事件对象（Event Object）等关键概念，并通过实际代码示例展示如何实现常见的事件处理功能。无论你是想为按钮添加点击事件，还是想处理复杂的鼠标和键盘输入，下一期的内容都将为你提供全面的指导，敬请期待吧。
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「赠人玫瑰，手留余香」，咱们下期拜拜~~
附录源码
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