28、Java 多媒体编程：文件处理与字体颜色应用

Java 多媒体编程：文件处理与字体颜色应用

在 Java 编程中，文件读写和多媒体元素的处理是非常重要的部分。下面将详细介绍如何对 MP3 文件进行修改、使用输入输出流处理字节数据，以及如何在 Java 程序中运用字体和颜色来提升界面的美观度。

1. MP3 文件修改与字节流处理

在 Java 里，对 MP3 文件进行修改时，会将修改后的版本写入一个新文件，这个新文件名为 trashed.mp3 。以下是具体的操作步骤：
1. 文件关联输出流 ：在代码的第 11 行指定新文件名为 trashed.mp3 ，第 12 行将该文件与文件输出流关联起来。
2. 数据写入 ：在第 21 - 28 行，数据会被写入修改后的 MP3 文件。这里使用一个计数变量来确定何时写入下一个修改后的字节。
3. 字节修改频率 ：静态变量 INTERFERENCE 决定了字节修改的频率。在第 4 行创建该变量时将其设置为 500，这意味着运行程序时，每 500 个字节会被修改。
4. 字节修改幅度 ：静态变量 RANDOMBYTE 决定了字节的修改幅度。在第 23 行，该变量的值会被加到从原始文件读取的字节上。如果相加后的结果超过 255，就不能作为字节使用了，所以第 24 - 25 行的代码会确保这种情况不会发生。
5. 字节写入 ：第 26 行将修改后的字节写入新的 MP3 文件，第 28 行则写入未修改的字节。

修改完成后，如果有 MP3 播放器，只需打开包含 trashed.mp3 的文件夹，双击其图标就能播放修改后的文件。由于 MP3 格式通常对这种未经授权的修改有较好的容错能力，所以播放时可能会听到一些错误的音符、奇怪的节奏，还会有很多“gleep!”和“glorp!”的音效。

在这一过程中，涉及到输入流和输出流来处理字节数据，这是在流中表示数据的最简单方式。 java.io 包中有许多类可以用其他方式处理流， java.net 包则能让我们通过互联网连接读写流。字节流的用途广泛，因为可以轻松地将字节转换为其他数据类型，如整数、字符和字符串。

下面是一个简单的流程图，展示了 MP3 文件修改的主要步骤：

graph TD;
    A[开始] --> B[关联输出流到 trashed.mp3];
    B --> C[读取原始文件字节];
    C --> D{是否为第 500 个字节};
    D -- 是 --> E[修改字节];
    D -- 否 --> F[不修改字节];
    E --> G[写入修改后字节到新文件];
    F --> G;
    G --> H{是否读完所有字节};
    H -- 否 --> C;
    H -- 是 --> I[结束];

2. 输入输出流相关问答与测试

在使用字节流的过程中，可能会遇到一些问题，下面是相关的问答和测试：
- Q&A
- 问题 ：为什么这部分的一些字节流方法使用整数作为参数，而不是字节参数呢？
- 答案 ：流中的字节和 byte 类表示的字节是有区别的。Java 中的 byte 取值范围是 -128 到 127，而流中的字节取值范围是 0 到 255。因此，在处理字节时经常需要使用 int 类型，因为它能存储 128 到 255 的值，而 byte 类型不能。
- 测试问答
1. 问题 ：以下哪种技术可以将字节数组转换为字符串？
- a. 调用数组的 toString() 方法。
- b. 将每个字节转换为字符，然后将其赋值给 String 数组的每个元素。
- c. 以数组为参数调用 String() 构造方法。
2. 答案 ：c。虽然可以像选项 b 那样逐个处理每个字节，但使用 String() 构造方法能更轻松地从其他数据类型创建字符串。
3. 问题 ：在 Java 程序中，使用哪种流来读取文件？
- a. 输入流
- b. 输出流
- c. 两者均可
4. 答案 ：a。输入流可以从 File 对象创建，也可以通过在输入流的构造方法中提供文件名来创建。
5. 问题 ： File 类的哪个方法可以用来确定文件的大小？
- a. getSize()
- b. read()
- c. length()
6. 答案 ：c。该方法返回一个 long 类型的值，表示流中的字节数。

3. 相关活动建议

为了更好地掌握这些知识，可以尝试以下活动：
- 编写一个应用程序，读取文件夹中所有 MP3 文件的 ID3 标签，并使用艺术家、歌曲和专辑信息（如果有提供）重命名这些文件。
- 编写一个程序，读取 Java 源文件，并将其原样写入一个新文件。
- 购买 Foo Fighters 的专辑《The Colour and the Shape》。

4. 字体和颜色的使用

在 Java 程序中，为了让界面更加美观，需要了解 Font 和 Color 类的使用方法。

4.1 使用 Font 类

在 Java 里， Font 和 Color 类都属于 java.awt 包，它们可以让我们以不同的字体和大小呈现文本，还能改变文本、图形和其他元素的颜色。要显示一种字体，需要了解以下三个方面：
- 字体类型 ：可以是描述性名称（如 Dialog 、 DialogInput 、 Monospaced 、 SanSerif 或 Serif ），也可以是实际的字体名称（如 Arial 、 Courier New 或 Times New Roman ）。
- 字体样式 ：包括粗体、斜体或普通样式。可以使用常量变量来选择字体样式，例如 Font.PLAIN 表示普通样式， Font.BOLD 表示粗体， Font.ITALIC 表示斜体。如果要同时使用粗体和斜体，可以使用 Font.BOLD + Font.ITALIC 。
- 字体大小 ：以磅为单位。

下面是创建 Font 对象的示例代码：

Font currentFont = new Font("Serif", Font.ITALIC, 12);
Font headlineFont = new Font("Courier New", Font.BOLD + Font.ITALIC, 72);

在 Java 程序中使用字体有以下几种方式：
- 在图形用户界面上，可以调用组件的 setFont(Font) 方法，指定后续显示的所有文本使用该字体，直到字体被更改。
- 在容器（如面板）中，可以重写 paintComponent(Graphics) 方法，使用 Graphics 对象来设置和显示字体。
- 在 applet 窗口中，可以像在“创建交互式 Web 程序”章节中那样重写 paint(Graphics) 方法。

以下是一个在面板上绘制文本的示例代码 Player.java ：

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

public class Player extends JFrame {
    public Player() {
        super("Player");
        setSize(244, 286);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        PlayerPanel fp = new PlayerPanel();
        Container pane = getContentPane();
        pane.add(fp);
        setContentPane(pane);
        setVisible(true);
    }

    public static void main(String[] arguments) {
        Player frame = new Player();
    }
}

class PlayerPanel extends JPanel {
    public void paintComponent(Graphics comp) {
        super.paintComponent(comp);
        Graphics2D comp2D = (Graphics2D) comp;
        int width = getSize().width;
        int height = getSize().height;
        Font currentFont = new Font("Dialog", Font.BOLD, 18);
        comp2D.setFont(currentFont);
        comp2D.drawString("ARMANDO BENITEZ", width - 185, height - 30);
        currentFont = new Font("Dialog", Font.ITALIC, 12);
        comp2D.setFont(currentFont);
        comp2D.drawString("pitcher", width - 170, height - 10);
        currentFont = new Font("Dialog", Font.PLAIN, 12);
        comp2D.setFont(currentFont);
        comp2D.drawString("NEW YORK METS", width - 110, height - 10);
    }
}

在这个示例中， Player 应用程序是一个包含面板的框架，在面板上使用不同的字体对象绘制了几个字符串。所有与字体相关的工作都在 PlayerPanel 类的 paintComponent 方法中完成。该方法会在容器需要重绘时自动调用，首先调用 super.paintComponent() 方法确保一切设置正确，然后创建 Graphics2D 对象，接着创建不同的 Font 对象并设置为当前字体，最后使用 drawString 方法绘制文本。

4.2 使用 Color 类

在 Java 程序中使用颜色最简单的方法是使用 Color 类的常量变量，例如 black 、 blue 、 cyan 等。在 applet 中，可以使用这些常量设置 applet 窗口的背景颜色，示例代码如下：

setBackground(Color.orange);

如果要显示特定颜色的文本或绘制不同颜色的图形，需要在容器的 paintComponent 方法中使用 setColor() 方法来设置当前颜色，示例代码如下：

public void paintComponent(Graphics comp) {
    Graphics2D comp2D = (Graphics2D) comp;
    comp2D.setColor(Color.orange);
    comp2D.drawString("Go, Buccaneers!", 5, 50);
}

除了使用常量变量，还可以使用 sRGB 或 HSB 值来选择颜色。
- sRGB 值 ：sRGB 即标准红绿蓝，通过指定颜色中红、绿、蓝的含量来定义颜色，每个值的范围是 0 到 255。例如，深红色的 sRGB 值是 235（红）、50（绿）、50（蓝），浅橙色的 sRGB 值是 230（红）、220（绿）、0（蓝）。以下是一个使用 sRGB 值的示例代码：

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

public class GoBucs extends JPanel {
    Color lightOrange = new Color(230, 220, 0);
    Color darkRed = new Color(235, 50, 50);

    public void paintComponent(Graphics comp) {
        Graphics2D comp2D = (Graphics2D) comp;
        comp2D.setColor(darkRed);
        comp2D.fillRect(0, 0, 200, 100);
        comp2D.setColor(lightOrange);
        comp2D.drawString("Go, Buccaneers!", 5, 50);
    }
}

• HSB 值 ：HSB 即色调、饱和度、亮度，每个值用 0.0 到 1.0 之间的浮点数表示。虽然 HSB 系统在图形软件中支持得不如 sRGB 广泛，但它在不改变颜色其他属性的情况下改变颜色亮度很方便。

5. 制作危险消息面板

为了展示如何综合运用 Font 和 Color 类，下面创建一个名为 Danger 的面板，该面板上的文本亮度会从暗到亮循环变化，看起来像一个危险警报。以下是具体的实现步骤：
1. 创建文件并定义类 ：创建一个名为 Danger.java 的文件，定义 Danger 类，该类继承自 JPanel 并实现 Runnable 接口。

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

public class Danger extends JPanel implements Runnable {
    String text = "No text has been specified";
    float hue = (float) 0.5;
    float saturation = (float) 0.8;
    float brightness = (float) 0.0;
    Font textFont = new Font("Dialog", Font.BOLD, 20);
    int textX;
    Thread runner;

2. 定义构造方法 ：构造方法接收一个警告文本作为参数，将其赋值给 text 变量，计算文本的水平位置，创建并启动线程。

    public Danger(String warning) {
        text = warning;
        FontMetrics fm = getFontMetrics(textFont);
        textX = 200 - fm.stringWidth(text) / 2;
        runner = new Thread(this);
        runner.start();
    }

3. 重写 paintComponent 方法 ：该方法用于绘制面板内容，包括设置背景颜色、根据 HSB 值创建颜色对象、设置字体和绘制文本。

    public void paintComponent(Graphics comp) {
        super.paintComponent(comp);
        Graphics2D comp2D = (Graphics2D) comp;
        comp2D.setColor(Color.black);
        comp2D.fillRect(0, 0, 400, 200);
        Color textColor = Color.getHSBColor(hue, saturation, brightness);
        comp2D.setColor(textColor);
        comp2D.setFont(textFont);
        comp2D.drawString(text, textX, 30);
    }

4. 定义 pause 方法 ：该方法用于暂停线程，通过调用 Thread.sleep() 方法实现。

    void pause(int duration) {
        try {
            Thread.sleep(duration);
        } catch (InterruptedException e) { }
    }

5. 重写 run 方法 ：该方法控制文本的动画效果，通过循环不断增加亮度值，当亮度值超过 1 时将其重置为 0，并调用 repaint() 方法重绘面板。

    public void run() {
        Thread thisThread = Thread.currentThread();
        while (runner == thisThread) {
            pause(75);
            brightness += 0.05;
            if (brightness > 1) {
                brightness = (float) 0.0;
                pause(75);
            }
            repaint();
        }
    }
}

通过以上步骤，就可以创建一个具有动态效果的危险消息面板。在 Java 编程中，合理运用文件处理、字体和颜色等知识，可以让程序更加丰富和美观。

Java 多媒体编程：文件处理与字体颜色应用（续）

6. 总结与回顾

在前面的内容中，我们详细探讨了 Java 编程中几个重要的方面，下面通过表格的形式进行总结回顾：
| 主题 | 主要内容 | 关键代码示例 |
| ---- | ---- | ---- |
| MP3 文件修改 | 将修改后的 MP3 版本写入 trashed.mp3 文件，使用计数变量控制字节修改，通过 INTERFERENCE 和 RANDOMBYTE 变量控制修改频率和幅度 | 无 |
| 输入输出流 | 输入流用于读取文件，字节流处理时常用 int 类型，可将字节数组转换为字符串 | 无 |
| 字体使用 | 使用 Font 类创建不同类型、样式和大小的字体，可在组件、容器、applet 中使用 | Font currentFont = new Font("Serif", Font.ITALIC, 12); |
| 颜色使用 | 可使用 Color 类常量、sRGB 或 HSB 值选择颜色，在 paintComponent 方法中设置颜色 | comp2D.setColor(Color.orange); |
| 危险消息面板 | 综合运用 Font 和 Color 类，创建文本亮度循环变化的面板 | 完整的 Danger.java 代码 |

7. 进一步拓展

为了更好地理解和运用这些知识，我们可以进行一些拓展操作。以下是一个 mermaid 格式的流程图，展示了如何基于前面的知识创建一个更复杂的多媒体应用程序的流程：

graph LR;
    A[开始] --> B[选择操作类型];
    B -- MP3 文件处理 --> C[读取 MP3 文件];
    C --> D[修改 MP3 文件];
    D --> E[保存修改后的 MP3 文件];
    B -- 界面美化 --> F[选择字体和颜色];
    F --> G[创建界面组件];
    G --> H[设置组件字体和颜色];
    B -- 危险消息面板 --> I[创建 Danger 类对象];
    I --> J[设置警告文本];
    J --> K[启动线程显示动态效果];
    E --> L[结束];
    H --> L;
    K --> L;

8. 常见问题解答

在实际编程过程中，可能会遇到一些常见问题，下面进行解答：
- 问题 1 ：在使用 Font 类时，指定的具体字体（如 Arial ）在某些计算机上不显示怎么办？
- 解答 ：建议选择描述性名称（如 Serif 、 SanSerif 等），这样系统会自动选择符合描述的字体。
- 问题 2 ：使用 sRGB 值选择颜色时，颜色显示与预期不一致怎么办？
- 解答 ：这可能是由于计算机显示器的显示能力有限。可以尝试使用颜色选择工具获取更准确的 sRGB 值。
- 问题 3 ：在 Danger 类中，线程运行一段时间后停止了，是什么原因？
- 解答 ：可能是线程被意外中断，检查 pause 方法中的异常处理部分，确保没有异常导致线程停止。

9. 实践建议

为了更好地掌握这些知识，建议按照以下步骤进行实践：
1. 代码复现 ：将前面提到的代码示例（如 Player.java 、 GoBucs.java 、 Danger.java ）在本地环境中运行，观察效果。
2. 代码修改 ：尝试修改代码中的参数，如字体大小、颜色值、警告文本等，观察界面的变化。
3. 功能拓展 ：基于现有的代码，添加新的功能，如在 Player 应用程序中添加更多的文本信息，或者在 Danger 类中添加更多的动态效果。
4. 项目实践 ：结合这些知识，创建一个完整的多媒体应用程序，如音乐播放器界面、新闻资讯展示界面等。

10. 总结

通过本文的学习，我们了解了 Java 编程中文件处理、字体和颜色应用的相关知识。从 MP3 文件的修改到界面的美化，再到动态效果的实现，这些知识可以帮助我们创建更加丰富和美观的 Java 程序。在实践过程中，要不断尝试和探索，遇到问题及时解决，这样才能更好地掌握这些技能。希望大家能够通过这些知识，开发出优秀的 Java 多媒体应用程序。

总之，Java 编程中的文件处理和多媒体元素的运用是一个广阔的领域，还有很多知识等待我们去挖掘和学习。不断实践和创新，才能在这个领域取得更好的成果。