AWT(Abstract Window Toolkit)

多くの言語では，グラフィクスを扱うライブラリは言語処理系およびOSに固有のものであり，たとえば Unixの X Window system 用に書いたプログラムは Windows上で動かすことはできない．

Java言語では，グラフィクスを扱う部分はAWT(Abstract Window Toolkit)というOSに依存しないライブラリとして，提供されている．．

ただし，AWTだけでは不十分なため，JDK 1.2からは Java2D, Java3D という APIが加わる予定である．また，AWTに関してもバージョンによって，動作の違いがあるなど問題はある．また，OSによって見栄えが変わるのを防ぐために，かなりの部分を Java で書き直した Swing というツールキットも用意されているが，基本的な考え方は変わらないので，ここでは AWTをベースに考える．

AWTは基本的には GUI(Graphical User Interface) 部品を組み合わせて，対話的なGUIプログラムを作るためのものなので，ちょっと絵を描いてみようとするには，おおげさな枠組みが用意されているが，ここでは AWT の機能のほんの一部分を使ってプログラムを書くことにする．

ウィンドウを表示してみよう

単純に 600 x 400 のサイズのウィンドウを作ってみる．

AWT のパッケージに属するクラスの中を探すとタイトル付のウィンドウに対応するクラスは, Frame クラスである.

Frameを作って表示するには,

new Frame( タイトル文字列 ) で Frame クラスのオブジェクトを作り, 変数に入れる. ( Frameのコンストラクタ参照 )
setSize メソッドで幅と高さを指定する(このsetSizeメソッドは Component クラスのメソッドだが, Frameクラスの親クラスは Windowクラスで, Windowクラスの親クラスは Container クラスで, Containerクラスの親クラスは Component クラスなので, 前回の授業で勉強した継承により, 自分のクラス中で定義されているメソッドと同様に使うことができる. )
作られた時には Frame に対応するウィンドウは表示されていないので, setVisible(true)で表示する.

といった手順を取る. これに対応するプログラムを書いてみる.

  // AWT を使う際には java.awt.* を import することが必要．
import java.awt.*;

class Awt1 {
  public static void main(String[] args){
      // 「Awt1」というタイトルを持つウィンドウを作成
    Frame frame=new Frame("Awt1");
      // ウィンドウのサイズを 600 x 400 に変更
    frame.setSize(600,400);
      // ウィンドウを表示
    frame.setVisible(true);
  }
}

AWTを使うためには，最初に，

import java.awt.*;

とする必要がある．

このプログラムを実行すると，(600,400) のサイズのウィンドウが開く．

これまでのプログラムは，静的メソッド main の始めから始まって，終りで終わっていたが，このプログラムは main メソッドが終了しても，自律的に動くMyFrameクラスのオブジェクトが存在する限り終わらない．終了するには C-c を押す必要がある．

ウィンドウに何かを書いてみよう

絵を書くためには，さきほどの Frame のサブクラスを作成して，その中(正確にはFrameの祖先のクラスである Component クラス)の paint メソッドをオーバーライド (override) する(この一文をわかってもらいたいがために，先週は面白くない話を聞かせることになってしまった)．

paint メソッドは名前の通り, GUI部品を描画するためのメソッドである. 引数として, Graphicsクラスのオブジェクトが渡される. Graphicsクラスは, 描画する際に必要な以下のような情報を含む.

座標系
標準的にはGUI部品を含む長方形の左上の点を(0,0)として, 右に1ピクセル(画素)進むごとに(1,0), 下に1ピクセル進むごとに(0, 1)を加える.
色
awtでは色は Color クラスのオブジェクトとして扱われる. Colorクラスのオブジェクトを使う典型的な方法は, Colorクラスの静的変数としてあらかじめ用意された色(black, blue, cyan, darkGray, gray, green, lightGray, magenta, orange, pink, red, white, yellow)を使って, 「Color.green」のようにする方法と, 赤(Red), 緑(Green), 青(Blue)の光の三原色による RGB 値を(0-255) の範囲で指定するコンストラクタを使って「new Color(0,200,200)」のようにする方法(ちょっと暗めの水色ができるはず)である.
描画する際のフォント
ペイントモード
描画(draw)や塗りつぶし(fill)をする際に, XOR(排他的論理和)モードにすることも指定できるが, 通常はあまり関係ない.
クリップ領域
描画コマンドが呼ばれても, 長方形で指定されたクリップ領域ないしか実際に描画されないようにすることができる. 描画の高速化やちらつきの減少のために用いられる.

Graphicsクラスにはさまざまな描画メソッドが用意されている. 説明は, Graphicsクラスを見てもらうことにして, 試しにいろいろ書いてみる.

import java.awt.*;

class MyFrame extends Frame{
  public MyFrame(String name){
    super(name);
  }
  public void paint(Graphics g){
    System.out.println("paint("+g+") is called");
	// 使う色を黒に変更する
    g.setColor(Color.black); 
	// (0,0)から幅600高さ400の長方形(rectangle )を塗り潰す(fill)
    g.fillRect(0,0,600,400); 
	// 使う色を黄色に変更する
    g.setColor(Color.yellow); 
	// (10,10)から幅190, 高さ20の3次元風の盛り上がった長方形を描画する
    g.draw3DRect(10,10,190,20,true); 
	// (10,40)から幅190, 高さ20の3次元風の盛り上がった長方形を塗りつぶす
    g.fill3DRect(10,40,190,20,true); //
	// (10,70)から幅190, 高さ20の3次元風のへこんだ長方形を描画する
    g.draw3DRect(10,70,190,20,false); //
	// (10,100)から幅190, 高さ20の3次元風のへこんだ長方形を塗りつぶす
    g.fill3DRect(10,100,190,20,false); //
	// (10,130)から幅190, 高さ20の長方形を描画する
    g.drawRect(10,130,190,20); //
	// (10,160)から幅190, 高さ20の長方形を塗りつぶす
    g.fillRect(10,160,190,20); //
        // R値 0, G値 200, B値 200 の色(暗めの水色)に設定する
    g.setColor(new Color(0,200,200));
	// (10,190)から幅190, 高さ20の領域に内接する楕円を描画する
    g.drawOval(10,190,190,20); //
	// (10,220)から幅190, 高さ20の領域に内接する楕円を塗りつぶす
    g.fillOval(10,220,190,20); //
	// (10,250)から幅190, 高さ20の領域で, 四端が縦半径5横半径5の楕円弧であるような長方形を書く
    g.drawRoundRect(10,250,190,20,5,5); //
	// (10,280)から幅190, 高さ20の領域で, 四端が縦半径5横半径5の楕円弧であるような長方形を塗りつぶす
    g.fillRoundRect(10,280,190,20,5,5); //
	// (10,310)-(200,360)の間に線を引く
    g.drawLine(10,310,200,360); 
	// (10,340) を起点(左下端)に"ABCDE"という文字列を表示する
    g.drawString("ABCDE",10,340); 
        //  使用するフォントを 書体名 Courier の太字(BOLD), 30ポイントに設定
    g.setFont(new Font("Courier",Font.BOLD,30));
	// (10,370) を起点(左下端)に"FGHIJ"という文字列を表示する
    g.drawString("FGHIJ",10,370); 
       // (200,30)から幅60高さ40の領域に始点45度, 角度180度で弧形を描く
    g.drawArc(200,30,60,40,45,180);
       // (260,30)から幅40高さ60の領域に始点135度, 角度270度で弧形を塗りつぶす
    g.fillArc(260,30,40,60,135,270);
    int[] xs0={220,220,280,340,340};
    int[] ys0={100,150,120,150,100};
    g.drawPolygon(xs0,ys0,5);
       // (220,100)-(220,150)-(280,120)-(340,150)-(340,100) で囲まれる多角形(polygon)を書く
    int[] xs1={220,220,280,340,340};
    int[] ys1={200,250,180,250,200};
    g.fillPolygon(xs1,ys1,5);
       // (220,200)-(220,250)-(280,180)-(340,250)-(340,200) で囲まれる多角形(polygon)を塗りつぶす
  }
}
class Awt2 {
  public static void main(String[] args){
    MyFrame frame=new MyFrame("Awt2");
    frame.setSize(600,400);
    frame.setVisible(true);
  }
}

これで，MyFrameの中に main メソッドを書くと1つのクラス定義にまとめることができる．

import java.awt.*;

class MyFrame extends Frame{
  public MyFrame(String name){
    super(name);
  }
  public static void main(String[] args){
    MyFrame frame=new MyFrame("MyFrame");
    frame.setSize(600,400);
    frame.setVisible(true);
  }
  public void paint(Graphics g){
    System.out.println("paint("+g+") is called");
	// 使う色を黒に変更する
    g.setColor(Color.black); 
	// (0,0)から幅600高さ400の長方形(rectangle )を塗り潰す(fill)
    g.fillRect(0,0,600,400); 
	// 使う色を黄色に変更する
    g.setColor(Color.yellow); 
	// (10,10)から幅190, 高さ20の3次元風の盛り上がった長方形を描画する
    g.draw3DRect(10,10,190,20,true); 
	// (10,40)から幅190, 高さ20の3次元風の盛り上がった長方形を塗りつぶす
    g.fill3DRect(10,40,190,20,true); //
	// (10,70)から幅190, 高さ20の3次元風のへこんだ長方形を描画する
    g.draw3DRect(10,70,190,20,false); //
	// (10,100)から幅190, 高さ20の3次元風のへこんだ長方形を塗りつぶす
    g.fill3DRect(10,100,190,20,false); //
	// (10,130)から幅190, 高さ20の長方形を描画する
    g.drawRect(10,130,190,20); //
	// (10,160)から幅190, 高さ20の長方形を塗りつぶす
    g.fillRect(10,160,190,20); //
        // R値 0, G値 200, B値 200 の色(暗めの水色)に設定する
    g.setColor(new Color(0,200,200));
	// (10,190)から幅190, 高さ20の領域に内接する楕円を描画する
    g.drawOval(10,190,190,20); //
	// (10,220)から幅190, 高さ20の領域に内接する楕円を塗りつぶす
    g.fillOval(10,220,190,20); //
	// (10,250)から幅190, 高さ20の領域で, 四端が縦半径5横半径5の楕円弧であるような長方形を書く
    g.drawRoundRect(10,250,190,20,5,5); //
	// (10,280)から幅190, 高さ20の領域で, 四端が縦半径5横半径5の楕円弧であるような長方形を塗りつぶす
    g.fillRoundRect(10,280,190,20,5,5); //
	// (10,310)-(200,360)の間に線を引く
    g.drawLine(10,310,200,360); 
	// (10,340) を起点(左下端)に"ABCDE"という文字列を表示する
    g.drawString("ABCDE",10,340); 
        //  使用するフォントを 書体名 Courier の太字(BOLD), 30ポイントに設定
    g.setFont(new Font("Courier",Font.BOLD,30));
	// (10,370) を起点(左下端)に"FGHIJ"という文字列を表示する
    g.drawString("FGHIJ",10,370); 
       // (200,30)から幅60高さ40の領域に始点45度, 角度180度で弧形を描く
    g.drawArc(200,30,60,40,45,180);
       // (260,30)から幅40高さ60の領域に始点135度, 角度270度で弧形を塗りつぶす
    g.fillArc(260,30,40,60,135,270);
    int[] xs0={220,220,280,340,340};
    int[] ys0={100,150,120,150,100};
    g.drawPolygon(xs0,ys0,5);
       // (220,100)-(220,150)-(280,120)-(340,150)-(340,100) で囲まれる多角形(polygon)を書く
    int[] xs1={220,220,280,340,340};
    int[] ys1={200,250,180,250,200};
    g.fillPolygon(xs1,ys1,5);
       // (220,200)-(220,250)-(280,180)-(340,250)-(340,200) で囲まれる多角形(polygon)を塗りつぶす
  }
}

paintはウィンドウシステムが適当と思ったタイミングで呼ばれる．具体的には以下のような時である．

最初にまたはアイコン化されていたウィンドウが画面に現れた時(FrameがsetVisible(true)されるまでは現れない)．
ウィンドウの一部または全部を隠していた他のウィンドウが移動または消滅した時
同じクラスのメソッドから repaint が呼ばれた時．

課題2

上の絵と似た絵を描くプログラム Yukidaruma を完成させて下さい(月と雪ダルマが描かれればどんなものでも合格とします).

  // AWTを使うので java.awt.*を import する
import java.awt.*;

  // 独立したウィンドウを開くので，
class Yukidaruma extends Frame{
  public Yukidaruma(String title){
    super(title);
  }
  public static void main(String[] args){
    Yukidaruma frame=new Yukidaruma("Yukidaruma");
    frame.setSize(400,400);
    frame.setVisible(true);    
  }
  public void paint(Graphics g){
 // この部分を埋めてください. 
  }
}