4、构建专业GUI组件：深入理解JFC中的数值输入组件

csdn_te_download_001

于 2025-06-07 13:42:26 发布

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分类专栏：深入浅出Java基础类库：从入门到精通文章标签： JFC 数值输入组件 Java

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构建专业GUI组件：深入理解JFC中的数值输入组件

1 引言

在现代图形用户界面（GUI）开发中，创建高度交互的专业组件是提升用户体验的重要手段。本篇文章将带你深入了解如何通过Java基础类（JFC）开发数值输入组件。我们将从基础的 JTextField 类出发，逐步构建专门的数值输入组件，并探讨其内部和外部行为的实现机制。

2 数值输入组件的设计原则

在设计数值输入组件时，预防错误比事后纠正更为重要。通过精心设计，我们可以确保用户只能输入有效的数值，从而避免不必要的错误提示和数据验证。以下是几个关键的设计原则：

限制输入范围 ：确保用户只能输入合法的数值，如浮点数或整数。
即时反馈 ：当用户输入无效字符时，应立即给予反馈，如发出警告音或视觉提示。
易于使用 ：简化用户操作，如直接按回车键提交数值。

2.1 示例：浮点数输入框

为了实现上述原则，我们开发了一个名为 NumericTextField 的组件。这个组件继承自 JTextField ，并通过重写 processKeyEvent() 方法来拦截和处理用户输入的事件。这样可以确保用户只能输入合法的浮点数值。

3 `NumericTextField` 类的实现

NumericTextField 类的主要功能是确保用户只能输入合法的浮点数值。下面是其实现的关键部分：

3.1 构造函数

package numericinput;

import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;

public class NumericTextField extends JTextField {

    public NumericTextField() {
        super();
        this.setInputMethod(false);
        this.enableEvents(AWTEvent.KEY_EVENT_MASK);
    }
}

3.2 事件处理

为了处理用户输入的事件，我们需要重写 processKeyEvent() 方法。这个方法负责拦截并处理键盘事件，确保用户只能输入合法的字符。

protected void processKeyEvent(KeyEvent e) {
    // 处理数字字符
    if (Character.isDigit(e.getKeyChar())) {
        processDigitChar(e.getKeyChar());
    }
    // 处理编辑命令（如退格键）
    else if (isEditKey(e.getKeyCode())) {
        processEditCommand(e.getKeyCode());
    }
    // 处理导航命令（如光标移动）
    else if (isNavigationKey(e.getKeyCode())) {
        processNavigationCommand(e.getKeyCode());
    }
    // 处理符号字符（如正负号）
    else if (isSignChar(e.getKeyChar()) && isCursorAtStart()) {
        processSignChar(e.getKeyChar());
    }
    // 处理小数点
    else if (e.getKeyChar() == '.' && !containsPeriod()) {
        processPeriodChar(e.getKeyChar());
    }
    // 处理回车键
    else if (e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ENTER) {
        dispatchActionEvent(new ActionEvent(this, ActionEvent.ACTION_PERFORMED, ""));
    }
}

3.3 方法列表

NumericTextField 类提供了以下方法来获取和设置数值：

方法名	描述
`getValue()`	获取当前输入的数值（作为 `double` 类型）
`getFloatValue()`	获取当前输入的数值（作为 `float` 类型）
`setValue()`	设置当前输入的数值
`setText()`	设置文本内容（仅当文本为合法浮点数时生效）

3.4 状态转换图

下图展示了 NumericTextField 的状态转换过程：

stateDiagram-v2
    [*] --> StaticState
    StaticState : digit key typed
    StaticState : process digit char
    StaticState : edit key typed
    StaticState : process edit command
    StaticState : navigation key typed
    StaticState : process navigation command
    StaticState : sign key typed
    StaticState : process sign char
    StaticState : cursor at start and sign not already present
    StaticState : period key typed
    StaticState : process period char
    StaticState : period not already present
    StaticState : enter key typed
    StaticState : dispatch action event

4 `IntegerTextField` 类的实现

在 NumericTextField 的基础上，我们进一步开发了 IntegerTextField 类。这个类不仅限制用户只能输入整数值，还支持设置最小值和最大值，确保输入的数值在指定范围内。

4.1 构造函数

public class IntegerTextField extends NumericTextField {

    private long minimumValue;
    private long maximumValue;

    public IntegerTextField() {
        super();
        this.minimumValue = Long.MIN_VALUE;
        this.maximumValue = Long.MAX_VALUE;
    }

    public IntegerTextField(long maxValue) {
        super();
        this.minimumValue = 0;
        this.maximumValue = maxValue;
    }

    public IntegerTextField(long minValue, long maxValue) {
        super();
        this.minimumValue = minValue;
        this.maximumValue = maxValue;
    }
}

4.2 方法列表

IntegerTextField 类提供了以下方法来获取和设置数值：

方法名	描述
`getMinimum()`	获取最小值
`getMaximum()`	获取最大值
`getLong()`	获取当前输入的数值（作为 `long` 类型）
`getInt()`	获取当前输入的数值（作为 `int` 类型）
`setValue()`	设置当前输入的数值
`setText()`	设置文本内容（仅当文本为合法整数时生效）

4.3 状态转换图

下图展示了 IntegerTextField 的状态转换过程：

stateDiagram-v2
    [*] --> StaticState
    StaticState : digit key typed
    StaticState : process digit char
    StaticState : edit key typed
    StaticState : process edit command
    StaticState : navigation key typed
    StaticState : process navigation command
    StaticState : sign key typed
    StaticState : process sign char
    StaticState : cursor at start and sign not already present and component allows negative values
    StaticState : period key typed
    StaticState : ignore period key
    StaticState : enter key typed
    StaticState : dispatch action event

在接下来的部分中，我们将详细介绍 SpinBox 组件的实现，并探讨如何通过事件源/监听器机制实现组件的外部行为。同时，我们还会介绍如何通过拦截用户行为来实现组件的内部行为。

5 `SpinBox` 组件的实现

SpinBox 组件是一个复合组件，它包含一个整数输入区域和一对带箭头的控制按钮，允许用户通过点击按钮来增加或减少数值。这种设计使得用户可以更直观地调整数值，特别适用于需要频繁输入小整数值的场景，如字体大小选择。

5.1 构造函数

SpinBox 组件的实现涉及到多个子组件的组合。以下是 SpinBox 类的构造函数：

package numericinput;

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import javax.swing.event.*;

public class SpinBox extends JComponent implements ActionListener, ChangeListener {

    private IntegerTextField inputArea;
    private JButton upBox;
    private JButton downBox;
    private ActionListenerList actionListenerList;
    private boolean propagateEvents;

    public SpinBox() {
        this(Long.MIN_VALUE, Long.MAX_VALUE);
    }

    public SpinBox(long maxValue) {
        this(0, maxValue);
    }

    public SpinBox(long minValue, long maxValue) {
        this.inputArea = new IntegerTextField(minValue, maxValue);
        this.upBox = new JButton("▲");
        this.downBox = new JButton("▼");
        this.actionListenerList = new ActionListenerList();
        this.propagateEvents = true;

        upBox.addActionListener(this);
        downBox.addActionListener(this);
        inputArea.addActionListener(this);

        setLayout(new BorderLayout());
        add(inputArea, BorderLayout.CENTER);
        JPanel buttonsPanel = new JPanel();
        buttonsPanel.setLayout(new GridLayout(2, 1));
        buttonsPanel.add(upBox);
        buttonsPanel.add(downBox);
        add(buttonsPanel, BorderLayout.EAST);
    }
}

5.2 方法列表

SpinBox 类提供了以下方法来获取和设置数值：

方法名	描述
`getValue()`	获取当前输入的数值（作为 `long` 类型）
`getIntValue()`	获取当前输入的数值（作为 `int` 类型）
`setEnabled()`	设置组件是否启用
`setEditable()`	设置用户是否可以编辑输入区域
`isEditable()`	查询输入区域是否可编辑
`getPreferredSize()`	获取首选大小
`getMinimumSize()`	获取最小大小
`getMaximumSize()`	获取最大大小
`doLayout()`	执行布局
`addActionListener()`	添加ActionListener
`removeActionListener()`	移除ActionListener

5.3 状态转换图

下图展示了 SpinBox 的状态转换过程：

stateDiagram-v2
    [*] --> StaticState
    StaticState : digit key typed
    StaticState : process digit char
    StaticState : edit key typed
    StaticState : process edit command
    StaticState : navigation key typed
    StaticState : process navigation command
    StaticState : sign key typed
    StaticState : process sign char
    StaticState : cursor at start and sign not already present and component allows negative values
    StaticState : enter key typed
    StaticState : dispatch action event
    StaticState --> SpinningState : arrow control pressed
    SpinningState : time out spinning up and incremented value not greater than max increment value
    SpinningState : time out spinning up and incremented value greater than max set value to min
    SpinningState : time out spinning down and incremented value not less than min decrement value
    SpinningState : time out spinning down and incremented value less than min set value to max
    SpinningState --> StaticState : arrow control released

6 内部和外部行为的区别

在设计和实现专业组件时，区分内部行为和外部行为是非常重要的。内部行为是指组件在用户交互过程中自动执行的行为，如按钮按下时的视觉反馈或滑块拖动时的实时更新。外部行为则是指组件对外界事件的响应，如用户点击按钮或拖动滑块时触发的动作。

6.1 内部行为的实现

内部行为通常通过拦截用户行为（如鼠标移动或键盘按键）生成的事件来实现。在组件内部处理这些事件，确保组件的基本功能正常工作，然后再将事件传递给任何注册的监听器。例如， JButton 在按下时会给出视觉反馈，并在释放时触发动作事件。

6.2 外部行为的实现

外部行为通常通过事件源/监听器机制来实现。当用户与组件交互时，组件会生成相应的事件并通知注册的监听器。监听器可以根据事件类型执行相应的操作。例如， JSlider 在拖动时会生成 ChangeEvent ，并通知注册的监听器。

7 示例应用： `NumericInputDemo`

为了验证这些组件的功能，我们开发了一个名为 NumericInputDemo 的示例应用。这个应用展示了 NumericTextField 、 IntegerTextField 和 SpinBox 组件的工作原理，并允许用户通过键盘和鼠标与这些组件进行交互。

7.1 `NumericInputDemo` 类的实现

package numericinput;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

public class NumericInputDemo extends JApplet implements ActionListener {

    private NumericTextField floatingPoint;
    private IntegerTextField defaultInteger;
    private IntegerTextField positiveInteger;
    private IntegerTextField limitedInteger;

    @Override
    public void init() {
        setResources();

        JPanel labelPanel = new JPanel();
        JPanel inputPanel = new JPanel();

        labelPanel.setLayout(new GridLayout(4, 1));
        inputPanel.setLayout(new GridLayout(4, 1));

        JLabel floatLabel = new JLabel("Floating point");
        floatingPoint = new NumericTextField();
        floatingPoint.setName("Floating point");
        floatingPoint.addActionListener(this);

        JLabel defaultLabel = new JLabel("Default int");
        defaultInteger = new IntegerTextField();
        defaultInteger.setName("Default int");
        defaultInteger.addActionListener(this);

        JLabel positiveLabel = new JLabel("Positive int");
        positiveInteger = new IntegerTextField(Long.MAX_VALUE);
        positiveInteger.setName("Positive int");
        positiveInteger.addActionListener(this);

        JLabel limitedLabel = new JLabel("Limited int");
        limitedInteger = new IntegerTextField(-999, +999);
        limitedInteger.setName("Limited int");
        limitedInteger.addActionListener(this);

        labelPanel.add(floatLabel);
        labelPanel.add(defaultLabel);
        labelPanel.add(positiveLabel);
        labelPanel.add(limitedLabel);

        inputPanel.add(floatingPoint);
        inputPanel.add(defaultInteger);
        inputPanel.add(positiveInteger);
        inputPanel.add(limitedInteger);

        getContentPane().add(labelPanel, BorderLayout.WEST);
        getContentPane().add(inputPanel, BorderLayout.CENTER);
    }

    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent event) {
        Component theSource = (Component) event.getSource();
        String theName = theSource.getName();

        System.out.print(theName + ": ");
        if (theName.equals("Floating point")) {
            System.out.println(((NumericTextField) theSource).getValue());
        } else {
            System.out.println(((IntegerTextField) theSource).getValue());
        }
    }

    private void setResources() {
        // 初始化资源，如字体、颜色等
    }
}

7.2 界面布局

NumericInputDemo 的界面布局如下表所示：

标签	输入框类型
Floating point	`NumericTextField`
Default int	`IntegerTextField`
Positive int	`IntegerTextField`
Limited int	`IntegerTextField`

每个输入框都绑定了一个 ActionListener ，当用户按下回车键时，会触发相应的事件处理程序，输出当前输入的数值。

8 总结与展望

通过本文的介绍，我们深入了解了如何使用JFC开发专业的数值输入组件。从基础的 JTextField 类出发，我们逐步构建了 NumericTextField 、 IntegerTextField 和 SpinBox 组件，并探讨了如何通过事件源/监听器机制实现组件的外部行为，以及如何通过拦截用户行为来实现组件的内部行为。

在实际开发中，这些组件可以帮助我们创建更加健壮和易用的用户界面，提升用户体验。未来，我们可以进一步扩展这些组件的功能，如添加更多的输入验证规则、支持更多类型的数值输入等，以满足不同应用场景的需求。

通过本文的介绍，希望读者能够掌握如何使用JFC开发专业的数值输入组件，并能够在实际项目中灵活应用这些技术。