Java图形绘制：点、线、矩形与弧椭圆的实现

### Java图形绘制：点、线、矩形与弧椭圆的实现 在Java编程中，图形绘制是一个常见的需求。本文将详细介绍如何在Java中定义和绘制各种基本图形，包括点、直线、矩形、圆弧和椭圆等。 #### 1. 点的定义与操作 在Java的`java.awt.geom`包中，有两个类用于定义点：`Point2D.Float`和`Point2D.Double`。它们都是`Point2D`类的内部类，而`Point2D`是一个抽象基类。另外，`java.awt`包中的`Point`类也用于定义点，但其坐标类型为`int`。 点类的继承关系如下： ```mermaid graph TD classDef abstract fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; Point2D(java.awt.geom.Point2D):::abstract --> Point(java.awt.Point) Point2D --> Point2D.Double(java.awt.geom.Point2D.Double) Point2D --> Point2D.Float(java.awt.geom.Point2D.Float) ``` 这三个具体的点类都继承了以下操作： - **访问坐标值**：`getX()`和`getY()`方法返回点的`x`和`y`坐标，类型为`double`。同时，坐标也存储在公共字段`x`和`y`中，可以直接以原始类型访问。 - **计算两点间的距离**：有三种重载的`distance()`方法用于计算两点间的距离，返回类型为`double`。 - `distance(double x1, double y1, double x2, double y2)`：静态方法，计算点`(x1, y1)`和`(x2, y2)`之间的距离。 - `distance(double xNext, double yNext)`：计算当前点到点`(xNext, yNext)`的距离。 - `distance(Point2D nextPoint)`：计算当前点到`nextPoint`的距离，参数可以是`Point`、`Point2D.Float`或`Point2D.Double`类型。 对应的`distanceSq()`方法返回两点间距离的平方。 示例代码： ```java import java.awt.geom.Point2D; public class PointDistanceExample { public static void main(String[] args) { Point2D.Double p1 = new Point2D.Double(2.5, 3.5); java.awt.Point p2 = new java.awt.Point(20, 30); double lineLength = p1.distance(p2); System.out.println("两点间的距离: " + lineLength); double lineLengthStatic = Point2D.distance(2.5, 3.5, 20, 30); System.out.println("使用静态方法计算的距离: " + lineLengthStatic); } } ``` - **比较点**：`equals()`方法用于比较当前点与参数引用的点对象，如果相等返回`true`，否则返回`false`。 - **设置点的新位置**：`setLocation()`方法有两个版本。一个接受`Point2D`类型的参数，将当前点的坐标设置为参数点的坐标；另一个接受`double`类型的`x`和`y`坐标作为新位置。`Point`类还有一个接受两个`int`类型参数的版本。 #### 2. 直线和矩形的绘制 `java.awt.geom`包中包含了用于定义直线和矩形的类。 ##### 2.1 直线 `Line2D`是定义两点之间直线的抽象基类，有两个具体子类：`Line2D.Float`和`Line2D.Double`，分别使用`float`和`double`类型的用户坐标定义直线。 可以通过提供两个`Point2D`对象或两对`(x, y)`坐标来定义直线。例如： ```java import java.awt.geom.Line2D; import java.awt.geom.Point2D; public class LineExample { public static void main(String[] args) { // 通过坐标对定义直线 Line2D.Float line1 = new Line2D.Float(5.0f, 100.0f, 50.0f, 150.0f); // 通过Point2D.Float对象定义直线 Point2D.Float p1 = new Point2D.Float(5.0f, 100.0f); Point2D.Float p2 = new Point2D.Float(50.0f, 150.0f); Line2D.Float line2 = new Line2D.Float(p1, p2); } } ``` 要在组件上绘制直线，可以使用`Graphics2D`对象的`draw()`方法： ```java import java.awt.Graphics; import java.awt.Graphics2D; import java.awt.geom.Line2D; import java.awt.geom.Point2D; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JPanel; public class DrawLineExample extends JPanel { @Override protected void paintComponent(Graphics g) { super.paintComponent(g); Graphics2D g2D = (Graphics2D) g; Point2D.Float p1 = new Point2D.Float(5.0f, 100.0f); Point2D.Float p2 = new Point2D.Float(50.0f, 150.0f); Line2D.Float line = new Line2D.Float(p1, p2); g2D.draw(line); } public static void main(String[] args) { JFrame frame = new JFrame("Draw Line Example"); frame.add(new DrawLineExample()); frame.setSize(300, 300); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setVisible(true); } } ``` ##### 2.2 矩形 `Rectangle2D`是定义矩形的抽象基类，有`Rectangle2D.Double`和`Rectangle2D.Float`两个具体子类。矩形由其左上角的坐标以及宽度和高度定义。 创建矩形的示例代码： ```java import java.awt.geom.Rectangle2D; public class RectangleExample { public static void main(String[] args) { float width = 120.0f; float height = 90.0f; Rectangle2D.Float rectangle = new Rectangle2D.Float(50.0f, 150.0f, width, height); } } ``` 可以使用`setRect()`方法设置矩形的位置、宽度和高度，该方法有三个版本，分别接受不同类型的参数。 `Rect