JAVA課程設(shè)計(jì)-模擬時(shí)鐘

目錄第1章課題概述 第1章課題概述本次JAVA課程設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)模擬時(shí)鐘，時(shí)鐘的界面包括表盤(pán)和指針并用數(shù)字表顯示時(shí)間。1.1課題的目的隨著經(jīng)濟(jì)全球化地不斷發(fā)展，人們對(duì)于時(shí)間概念越來(lái)越重視。時(shí)鐘是人們把握時(shí)間最直接的工具。為了進(jìn)一步鞏固課堂上所學(xué)到的知識(shí)，深刻把握J(rèn)ava語(yǔ)言的重要概念及其面向?qū)ο蟮奶匦裕炀殤?yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷牒驮O(shè)計(jì)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固所學(xué)Java語(yǔ)言基本知識(shí)，增進(jìn)Java語(yǔ)言編輯基本功，掌握J(rèn)DK、Eclipse等開(kāi)發(fā)工具的運(yùn)用，掌握了Java中的Swing組件、graphics方法及多線程技術(shù)的應(yīng)用，拓寬常用類(lèi)庫(kù)的應(yīng)用。將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中去，以此來(lái)發(fā)現(xiàn)不足，及時(shí)的改正。在實(shí)際的操作中學(xué)習(xí)及運(yùn)用還沒(méi)有學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高學(xué)習(xí)能力與運(yùn)用能力。在調(diào)試與測(cè)試的過(guò)程還可以提升改錯(cuò)能力，同時(shí)也是經(jīng)驗(yàn)的積累。1.2課題的要求本次課程設(shè)計(jì)做的是Java模擬時(shí)鐘。通過(guò)圖形界面、線程等技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)模擬時(shí)鐘的基本功能。1.2.1圖形的繪制（1）所繪圖形的界面包括表盤(pán)和指針。（2）用數(shù)字表顯示時(shí)間（3）所繪時(shí)鐘應(yīng)整齊、清晰，以便用戶能夠一眼準(zhǔn)確得知當(dāng)前時(shí)間。1.2.2多線程技術(shù)（1）要求時(shí)鐘與數(shù)字表是動(dòng)態(tài)的效果。（2）要求時(shí)鐘與數(shù)字表每秒刷新一次。第2章概要設(shè)計(jì)2.1整個(gè)程序的模塊結(jié)構(gòu)及流程根據(jù)課題要求，整個(gè)程序按功能可劃分為界面、鐘面繪制、時(shí)針繪制和線程這四個(gè)主要模塊。程序各功能模塊的劃分，及主要流程如圖2-1所示。圖2-1整個(gè)程序各功能模塊間的流程2.2窗口的繪制Swing組件是在AWT組件基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型GUI組件。Swing不但用輕量級(jí)組件代替了AWT中的重量級(jí)組件，而且Swing組件中增加了一些新特性。所以選用Swing組件。JFrame容器屬于頂級(jí)容器組件，是JavaApplication的GUI容器。JFrame類(lèi)包括支持任何通用窗口特型的基本功能。利用JFrame創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)為600，寬為600的窗口；將窗口位置定在坐標(biāo)（450,100）處；把窗體設(shè)計(jì)為固定大小，并設(shè)置單擊關(guān)閉窗口按鈕操作。2.3圖形繪制與刷新2.3.1圖形繪制圖形的繪畫(huà)是通過(guò)paint（）方法實(shí)現(xiàn)。paint（）方法屬于Container類(lèi)，以畫(huà)布為參數(shù)，在畫(huà)布上執(zhí)行畫(huà)圖的方法。2.3.2圖形刷新圖形顯示的刷新通過(guò)repaint（）方法實(shí)現(xiàn)。repaint（）方法調(diào)用update（）方法從而調(diào)用paint（）方法，實(shí)現(xiàn)刷新。2.4鐘面繪制2.4.1Graphics、Graphics2DGraphics相當(dāng)于畫(huà)筆的作用，通過(guò)Graphics畫(huà)出圓、指針，并且繪制時(shí)鐘上的12個(gè)數(shù)字。例如：鐘盤(pán)是通過(guò)graphics中的drawOval（intx，inty，intw，inth）方法繪制的圓其實(shí)是矩形的內(nèi)接圓，x、y是正方形左上角的點(diǎn)坐標(biāo)，w、h為矩形的長(zhǎng)和寬。但由于Graphics無(wú)法實(shí)現(xiàn)修改所畫(huà)圖形的粗細(xì)、虛實(shí)等一些功能，所以引入Graphics的拓展類(lèi)Graphics2D，以提供對(duì)幾何形狀、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、顏色管理和文本布局更為復(fù)雜的控制。它是用于在Java平臺(tái)上呈現(xiàn)二維形狀、文本和圖像的基礎(chǔ)類(lèi)。2.4.2坐標(biāo)在java中坐標(biāo)原點(diǎn)（0,0）位于整個(gè)繪畫(huà)平面的左上角，從原點(diǎn)（0,0）出發(fā)向右為x軸，向下為y軸。所有的坐標(biāo)必須是正整數(shù)，不能帶有小數(shù)，一個(gè)單位代表一個(gè)像素。計(jì)算鐘盤(pán)數(shù)字的“12”、“6”、“3”、“9”所在坐標(biāo)較為容易，大致位置是畫(huà)面的長(zhǎng)、寬及其一半。具體位置由最終效果決定，例如“12”的位置，需要時(shí)針正好指在1和2的中間，所以需要將“12”向左平移。計(jì)算鐘盤(pán)數(shù)字“1”、“2”、“4”、“5”、“7”、“8”、“10”、“11”的坐標(biāo)需要通過(guò)幾何圖形計(jì)算。由于數(shù)字所在位置具有對(duì)稱(chēng)性，所以只需計(jì)算“1”、“2”“4”、“5”的坐標(biāo)，其余坐標(biāo)較為容易推出。2.5指針的繪制通過(guò)計(jì)算度數(shù)和坐標(biāo)的關(guān)系得出函數(shù)表達(dá)式。圓心為指針的起點(diǎn)，函數(shù)表達(dá)式中的（x，y）為指針的終點(diǎn)，利用graphics中drawLine連接兩點(diǎn)畫(huà)出直線段，并設(shè)置不同的顏色、粗細(xì)。2.6獲取時(shí)間通過(guò)JDK底層提供的Calendar類(lèi)中的DAY_OF_WEEK，MONTH，DATE，HOUR_OF_DAY，MINUTE，SECOND，YEAR方法獲得當(dāng)前的時(shí)間。Calendar中的月份是從0開(kāi)始計(jì)算的，所以獲得的月份要加1。Calendar中的星期是從星期天開(kāi)始，這與我們每個(gè)星期從星期一開(kāi)始有所不同，所以排版時(shí)需要把星期天放在首位。2.7多線程的運(yùn)用在語(yǔ)言及層面上支持多線程程序設(shè)計(jì)是Java的一個(gè)重要特性。多線程是指一個(gè)程序中包含多個(gè)執(zhí)行流，多線程是實(shí)現(xiàn)并發(fā)的一種有效手段。2.7.1線程創(chuàng)建線程的創(chuàng)建有兩種方法：1.通過(guò)繼承Thread類(lèi)創(chuàng)建線程。2.通過(guò)實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程。兩種方法相比，雖然運(yùn)用第一種繼承Thread類(lèi)的方法創(chuàng)建線程的程序代碼較為簡(jiǎn)單，并可以在run（）方法中直接調(diào)用線程的其他方法。但我更偏愛(ài)于通過(guò)第二種實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式創(chuàng)建線程。首先，實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方法不會(huì)影響到Thread類(lèi)的體系，符合面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的思想。其次，該方法便于繼承其他的類(lèi)，因?yàn)橐粋€(gè)類(lèi)只能繼承一個(gè)類(lèi)，但可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，適合資源的共享。2.7.2線程運(yùn)行線程在創(chuàng)建之后，就開(kāi)始了它的生命周期。圖2-2線程的生命周期run（）方法的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)start（）方法的調(diào)用。線程調(diào)用sleep（）方法進(jìn)入睡眠狀態(tài)。2.8屏幕閃動(dòng)問(wèn)題Swing方法自帶雙緩沖是通過(guò)paint（）方法實(shí)現(xiàn)的，可是因?yàn)橹貙?xiě)了paint（）方法，所以破壞了Swing的雙緩沖，出現(xiàn)屏幕閃動(dòng)問(wèn)題。為解決屏幕閃動(dòng)問(wèn)題，引入BufferedImage。BufferedImage是image抽象類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，它將圖形放入內(nèi)存緩沖區(qū)中，可以實(shí)現(xiàn)圖片雙緩沖。雙緩沖就是先在內(nèi)存中的另一張“畫(huà)布”上進(jìn)行多次繪圖，然后把畫(huà)好的圖在一次性畫(huà)到屏幕上從而解決閃屏的問(wèn)題。第3章程序功能的實(shí)現(xiàn)3.1主函數(shù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)clock對(duì)象，通過(guò)clock對(duì)象調(diào)用ThreadClock（）方法。因?yàn)镽unnable接口只定義了一個(gè)run（）方法，所以調(diào)用start（）和sleep（）方法時(shí)，必須創(chuàng)建Thread的實(shí)例化對(duì)象，并通過(guò)線程的start（）方法調(diào)用run（）方法。publicstaticvoidmain(String[]args){ ThreadClockclock=newThreadClock(); newThread(clock).start(); }3.2主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)3.2.1窗口的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)窗口，設(shè)置窗口的名字、窗口大小的長(zhǎng)寬為600,600、窗口顯示位置在坐標(biāo)（450,100）處。設(shè)置單擊關(guān)閉窗口按鈕操作。設(shè)置可見(jiàn)性為true。固定窗口的大小。創(chuàng)建窗口代碼如下：publicThreadClock(){ super("數(shù)字時(shí)鐘");//設(shè)置窗口名字 setSize(600,600);//設(shè)置窗口大小 setLocation(450,100);//設(shè)置窗口位置 setDefaultCloseOperation(DISPOSE_ON_CLOSE); setVisible(true); setResizable(false); }3.2.2圖形繪制的實(shí)現(xiàn)圖形的繪制是通過(guò)paint（）方法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)drawImage方法，繪制boardDisplay中的圖像。圖像的左上角位于該圖形上下文坐標(biāo)空間的(0,0)。圖形繪制的代碼實(shí)現(xiàn)如下：publicvoidpaint(Graphicsg){ g.drawImage(boardDisplay,0,0,null); }3.2.3繪畫(huà)鐘盤(pán)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)Graphics相當(dāng)于“畫(huà)筆”，在畫(huà)布上畫(huà)出鐘盤(pán)的圖形。將Graphicsg強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Graphics2D。定義一個(gè)Stroke接口的x對(duì)象，實(shí)現(xiàn)BasicStroke類(lèi)方法，將所畫(huà)鐘盤(pán)輪廓的性質(zhì)，粗為標(biāo)準(zhǔn)粗細(xì)的3倍，輪廓為虛線，賦給x，用x畫(huà)出所需的鐘盤(pán)輪廓。用setFont（）方法設(shè)置字體。計(jì)算鐘盤(pán)、數(shù)字的坐標(biāo)位置，通過(guò)drawString（）畫(huà)出鐘盤(pán)與數(shù)字。繪畫(huà)鐘盤(pán)的代碼實(shí)現(xiàn)如下：Graphicsg=boardDraw.getGraphics(); Graphics2Dg2d=(Graphics2D)g; Strokex; g.setColor(Color.WHITE); g.clearRect(0,0,boardDraw.getWidth(),boardDraw.getHeight()); g.fillRect(0,0,boardDraw.getWidth(),boardDraw.getHeight()); //畫(huà)鐘盤(pán) g.setColor(Color.BLACK); x=newBasicStroke(3f,BasicStroke.CAP_BUTT,BasicStroke.JOIN_BEVEL,0,newfloat[]{17,4},0);//設(shè)置粗線、虛線 g2d.setStroke(x); g.drawOval(100,100,400,400); g.setFont(newFont("Times",Font.BOLD,25));//設(shè)置字體 g.setColor(Color.RED); //畫(huà)鐘盤(pán)數(shù)字 g.drawString("12",287,130); g.drawString("6",293,480); g.drawString("9",125,310); g.drawString("3",470,310); g.setFont(newFont("Times",Font.BOLD,20)); g.setColor(Color.BLUE); g.drawString("1",382,157); g.drawString("2",442,222); g.drawString("4",442,390); g.drawString("5",382,457); g.drawString("7",211,457); g.drawString("8",151,390); g.drawString("10",148,222); g.drawString("11",210,157); g.fillOval(295,295,10,10); //修飾鐘盤(pán) g.setColor(Color.BLACK); g2d.setStroke(newBasicStroke(2f)); g.drawLine(300,110,300,100); g.drawLine(300,490,300,500); g.drawLine(100,300,110,300); g.drawLine(490,300,500,300);3.2.4繪畫(huà)指針的實(shí)現(xiàn)圓心為指針的起點(diǎn)，函數(shù)表達(dá)式中的（x，y）為指針的終點(diǎn)，利用graphics中drawLine連接兩點(diǎn)畫(huà)出直線段，并設(shè)置不同的顏色、粗細(xì)。時(shí)針黑色、最粗、最短；分針?biāo){色、較粗、較長(zhǎng)；秒針、紅色、最細(xì)、最長(zhǎng)。繪畫(huà)時(shí)針的代碼實(shí)現(xiàn)如下：g2d.setStroke(newBasicStroke(1.5f)); g.setColor(Color.RED); DrawHands(g,second/60.0,180); g2d.setStroke(newBasicStroke(2.5f)); g.setColor(Color.BLUE); DrawHands(g,minute/60.0,150); g2d.setStroke(newBasicStroke(4f)); g.setColor(Color.BLACK); DrawHands(g,(hour)/12.0,120);//計(jì)算角度與坐標(biāo)的函數(shù)表達(dá)式privatevoidDrawHands(Graphicsg,Doublepercent,intlength){ doubledegree=360*percent; intx=(int)(300+Math.cos(2*Math.PI*(90-degree)/360) *length); inty=(int)(300-Math.sin(2*Math.PI*(90-degree)/360) *length); g.drawLine(300,300,x,y);//畫(huà)時(shí)針 }3.2.5獲取、輸出時(shí)間，數(shù)字表的實(shí)現(xiàn)通過(guò)JDK底層提供的Calendar類(lèi)中的DAY_OF_WEEK，MONTH，DATE，HOUR_OF_DAY，MINUTE，SECOND，YEAR方法獲得時(shí)間。定義一個(gè)String類(lèi)型的數(shù)組weekName，將星期以數(shù)組的形式存入weekName中，方便星期的輸出。定義一個(gè)String類(lèi)型的timeString，存入通過(guò)String類(lèi)中的format方法，對(duì)時(shí)間輸出格式進(jìn)行的排版。定義數(shù)字表顯示的位置坐標(biāo)。獲取、輸出時(shí)間，數(shù)字表的代碼實(shí)現(xiàn)如下：Calendarc=Calendar.getInstance(); intweek=c.get(Calendar.DAY_OF_WEEK); intmonth=c.get(Calendar.MONTH); intday=c.get(Calendar.DATE); inthour=c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY); intminute=c.get(Calendar.MINUTE); intsecond=c.get(Calendar.SECOND); intyear=c.get(Calendar.YEAR); //時(shí)間輸出形式排版 String[]weekName={"星期日","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五", "星期六"}; StringtimeString=String.format( "%s%s年%d月%d日%02d:%02d:%02d",weekName[week],year, month+1,day,hour,minute,second); g.drawString(timeString,150,550);//數(shù)字表顯示位置 Strings="北京時(shí)間"; g.drawString(s,75,75);3.2.6多線程的實(shí)現(xiàn)調(diào)用Runnable接口中的run（）方法，run（）方法的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)start（）方法的調(diào)用。調(diào)用sleep（）方法進(jìn)入睡眠狀態(tài)，因?yàn)闀r(shí)針是一秒一動(dòng)，所以睡眠時(shí)間是1000毫秒，也就是1秒。異常處理。多線程的代碼實(shí)現(xiàn)如下：publicvoidrun(){ while(this.isShowing()){this.repaint(); try{ Thread.sleep(1000); }catch(Exceptione){ System.out.println(e); } } }3.2.7解決屏幕閃動(dòng)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建兩塊“畫(huà)布”，一塊用于多次繪畫(huà)boardDraw，另一塊用于顯示繪畫(huà)boardDisplay。先在內(nèi)存中的一張“畫(huà)布”上進(jìn)行多次繪圖，然后把畫(huà)好的圖在一次性畫(huà)到屏幕上從而解決閃屏的問(wèn)題。解決屏幕閃動(dòng)的代碼實(shí)現(xiàn)如下：privateBufferedImageboardDraw;privateBufferedImageboardDisplay;boardDraw=newBufferedImage(this.getWidth(),this.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB); boardDisplay=newBufferedImage(this.getWidth(),this.getHeight(), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);BufferedImagetmp=boardDisplay; boardDisplay=boardDraw; boardDraw=tmp;第4章調(diào)試及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的解決當(dāng)我編好了一個(gè)無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤的程序時(shí)，以為大功告成，其實(shí)不然。程序依舊與想要得到的最終效果有些不同，這些問(wèn)題是我在編程的過(guò)程中所忽視的。1、通過(guò)Calendar獲取的時(shí)間與正確時(shí)間有所差別。解決方法：通過(guò)查找JDK中Calendar方法，發(fā)現(xiàn)Calendar中的月份是從0開(kāi)始計(jì)算的，所以獲得的月份要加1，并且Calendar中的星期是從星期天開(kāi)始，這與我們每個(gè)星期從星期一開(kāi)始有所不同，所以排版時(shí)需要把星期天放在首位。2、通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算獲得的坐標(biāo)所顯示出來(lái)的鐘表中數(shù)字的位置與想象中的有所不同，指針并沒(méi)有指向數(shù)字的中心，甚至有些數(shù)字有被擠出來(lái)的感覺(jué)。解決方法：在制作過(guò)程中，我忽視了確定數(shù)字位置的坐標(biāo)并不是指數(shù)字中心點(diǎn)的坐標(biāo)位置。所以我根據(jù)運(yùn)行的時(shí)鐘的指針指向的位置，對(duì)數(shù)字的位置進(jìn)行了略微的調(diào)整，使指針指向數(shù)字中心。3、在程序運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了屏幕閃動(dòng)的問(wèn)題。解決方法：我上網(wǎng)查找了解決屏幕閃動(dòng)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)原本Swing方法是自帶雙緩沖功能，并且是通過(guò)paint（）方法實(shí)現(xiàn)的?？墒且?yàn)槲抑貙?xiě)了paint（）方法，所以破壞了Swing的雙緩沖，出現(xiàn)屏幕閃動(dòng)問(wèn)題。為解決屏幕閃動(dòng)問(wèn)題，我引入BufferedImage。BufferedImage是image抽象類(lèi)的實(shí)現(xiàn)，它將圖形放入內(nèi)存緩沖區(qū)中，可以實(shí)現(xiàn)圖片雙緩沖。我創(chuàng)建了兩塊“畫(huà)布”，一塊用于多次繪畫(huà)boardDraw，另一塊用于顯示繪畫(huà)boardDisplay。先在內(nèi)存中的一張“畫(huà)布”上進(jìn)行多次繪圖，然后把畫(huà)好的圖在一次性畫(huà)到屏幕上從而解決閃屏的問(wèn)題。4、鐘盤(pán)的美化，鐘盤(pán)輪廓線條變粗、變成虛線。解決方法：定義一個(gè)Stroke接口的x對(duì)象，實(shí)現(xiàn)BasicStroke類(lèi)方法，將線條性質(zhì)自定義為粗是標(biāo)準(zhǔn)粗細(xì)的3倍，輪廓為虛線，賦給x，用x畫(huà)出所需的鐘盤(pán)輪廓。就像畫(huà)圖工具一樣，先選擇筆刷的粗細(xì)、顏色、樣式，再畫(huà)出所要的圖形。第5章程序測(cè)試及分析通過(guò)主函數(shù)中的start（）調(diào)用run（）方法，開(kāi)始繪制時(shí)鐘，并通過(guò)repaint（）刷新paint（），休眠時(shí)間為1秒，這樣便產(chǎn)生了指針一秒走動(dòng)一次的效果。運(yùn)行程序，便會(huì)看到如下的時(shí)鐘。時(shí)間與電腦上的時(shí)間一致，鐘盤(pán)整齊、干凈，無(wú)屏幕閃動(dòng)問(wèn)題。圖5-1時(shí)鐘第6章總結(jié)通過(guò)一個(gè)星期的Java課程設(shè)計(jì)，不僅使我對(duì)Java語(yǔ)言有了更深刻的認(rèn)識(shí)和了解，而且使我其他方面的能力也得到了提高。1、編寫(xiě)程序需要冷靜的大腦，心急吃不了熱豆腐。一開(kāi)始拿到模擬時(shí)鐘這一道題目時(shí)，我是毫無(wú)頭緒的。我不知道怎么畫(huà)時(shí)鐘、怎么獲取時(shí)間、怎么樣可以使指針走動(dòng)等等問(wèn)題，不知道從何下手。我便拿了一支筆，在紙上畫(huà)了起來(lái)。我最終要得到的是一個(gè)時(shí)鐘，然后就是組成時(shí)間的功能，接著就是實(shí)現(xiàn)功能的方法……，慢慢的，一個(gè)程序的框架圖便浮現(xiàn)在了紙上，我的大腦也慢慢的冷靜下來(lái)，對(duì)自己要做的程序有了一個(gè)初步的框架和計(jì)劃。有時(shí)一筆一紙，可以幫助你整理思路，使自己冷靜下來(lái)，對(duì)程序有一個(gè)更好規(guī)劃。2、基礎(chǔ)知識(shí)很重要一開(kāi)始學(xué)習(xí)Java語(yǔ)言的時(shí)候，我心里十分煩躁，各種定義名稱(chēng)的要求，int、double的轉(zhuǎn)換，循環(huán)等等的Java基礎(chǔ)知識(shí)，讓我覺(jué)得知識(shí)點(diǎn)很亂，很難能一下子就可以全部記住、理解、運(yùn)用，并且當(dāng)幾天不敲代碼，就會(huì)容易遺忘。那時(shí)候覺(jué)得沒(méi)什么，下次用的時(shí)候再翻翻書(shū)就可以了。但是通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)Java的程序離不開(kāi)基本框架、基礎(chǔ)知識(shí)，那些最基礎(chǔ)的知識(shí)是必須要牢記于心的，否則你根本想不起來(lái)這里是要用到這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，更別說(shuō)通過(guò)翻書(shū)的方式來(lái)詳細(xì)查找這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的方式、用