Java傳統型應用程式設計：SWT 簡介

Java語言的聲望和它在傳統型應用程式（GUI程式）所取得的成就顯然極不相符，至今仍然很少能看到非常成功Java傳統型程式。雖然有JBuilder， Netbean，JProbe等大型軟體作為代表，但這仍不能證明Java的GUI程式是成功的：它們的外觀總是和同一作業系統平台下的其它軟體顯得格格 不入。對機器配置的需求也似乎永無止境，這使得它們只能被一些總是擁有當前最高效能PC的程式員們所容忍，或是那些不在乎金錢和時間的專業使用者所接受。對 絕大多數電腦使用者來說，AWT或SWING代表著怪異的介面和無法接受的速度。Standard Widget Toolkit（SWT）或許是Java這一噩夢的終結者，廣大Java程式員終於可以開發出高效率的GUI程式，它們擁有標準的外觀，幾乎沒有人能看出 你的程式是用Java寫出來的，更為重要的是，這些程式是跨平台的。

　　SWT本身僅僅是Eclipse組織為了開發Eclipse IDE環境所編寫的一組底層圖形介面 API。或許是無心插柳，或是有意為之，至今為止，SWT無論是在效能和外觀上，都超越了SUN公司提供的AWT和SWING。目前Eclipse IDE已經開發到了2.1版本，SWT已經十分穩定。這裡指的穩定應該包含兩層意思：

　　一是指效能上的穩定，其中的關鍵是源於SWT的設計理念。SWT最大化了作業系統的圖形構件API，就是說只要作業系統提供了相應圖形的構 件，那麼SWT只是簡單應用JNI技術調用它們，只有那些作業系統中不提供的構件，SWT才自己去做一個類比的實現。可以看出SWT的效能上的穩定大多時 候取決於相應作業系統圖形構件的穩定性。

　　另一個穩定是指SWT API包中的類、方法的名稱和結構已經少有改變，程式員不用擔心由於Eclipse組織開發進度很快（Eclipse IDE每天都會有一個Nightly版本的發布），而導致自己的程式碼變化過大。從一個版本的SWT更新至另一版本，通常只需要簡單將SWT包換掉就可 以了。

　　第一個SWT程式

　　下面讓我們開始一個SWT程式。（注意：以下的例子和說明主要針對Windows平台，其它的作業系統應該大同小異）。首先要在 Eclipse安裝檔案中找到SWT包，Eclipse組織並不提供單獨的SWT包下載，必須下載完整的Eclipse開發環境才能得到SWT包。SWT 是作為Eclipse開發環境的一個外掛程式形式存在，可以在$｛你的eclipse安裝路徑｝/plugins路徑下的眾多子目錄下去搜尋SWT.JAR文 件，在找到的JAR檔案中包含了SWT全部的Java類檔案。因為SWT應用了JNI技術，因此同時也要找到相對應的JNI本地化庫檔案，由於版本和操作 平台的不同，本地化庫檔案的名稱會有些差別，比如SWT-WIN32-2116.DLL是Window平台下Eclipse Build 2116的動態庫，而在Unix平台相應版本的庫檔案的副檔名應該是.so，等等。注意的是，Eclipse是一個開放原始碼的項目，因此你也可以在這些 目錄中找到SWT的原始碼，相信這會對開發很有協助。下面是一段開啟空視窗的代碼(只有main方法)。

import com.e2one.example;
public class OpenShell{
　public static void main(String [] args) {
　　Display display = new Display();
　　Shell shell = new Shell(display);
　　shell.open();
　　// 開始事件處理迴圈，直到使用者關閉視窗
　　while (!shell.isDisposed()) {
　　　if (!display.readAndDispatch())
　　　　display.sleep();
　　}
　　display.dispose();
　}
}

　　確信在CLASSPATH中包括了SWT.JAR檔案，先用Javac編譯例子程式。編譯無錯後可運行java -Djava.library.path=${你的SWT本地庫檔案所在路徑} com.e2one.example.OpenShell，比如SWT-WIN32-2116.DLL件所在的路徑是C:/swtlib，啟動並執行命令應該 是java -Djava.library.path=c:/swtlib com.e2one.example.OpenShell。成功運行後，系統會開啟了一個空的視窗。

　　剖析SWT API

　　下面再讓我們進一步分析SWT API的組成。所有的SWT類都用org.eclipse.swt做為包的首碼，下面為了簡化說明，我們用*號代表首碼org.eclipse.swt， 比如*.widgets包，代表的是org.eclipse.swt.widgets包。

　　我們最常用的圖形構件基本都被包括在*.widgets包中，比如Button，Combo，Text，Label，Sash，Table等 等。其中兩個最重要的構件當數Shell和Composite。Shell相當於應用程式的主視窗架構，上面的例子代碼中就是應用Shell構件開啟一個 空視窗。Composite相當於SWING中的Panel對象，充當著構件容器的角色，當我們想在一個視窗中加入一些構件時，最好到使用 Composite作為其它構件的容器，然後再去*.layout包找出一種合適的布局方式。SWT對構件的布局也採用了SWING或AWT中 Layout和Layout Data結合的方式，在*.layout包中可以找到四種Layout和與它們相對應的布局結構對象（Layout Data）。在*.custom包中，包含了對一些基本圖形構件的擴充，比如其中的CLabel，就是對標準Label構件的擴充，上面可以同時加入文字 和圖片，也可以加邊框。StyledText是Text構件的擴充，它提供了豐富的文本功能，比如對某段文字的背景色、前景色彩或字型的設定。在 *.custom包中也可找到一個新的StackLayout布局方式。

　　SWT對使用者操作的響應，比如滑鼠或鍵盤事件，也是採用了AWT和SWING中的Observer模式，在*.event包中可以找到事件監 聽的Listener介面和相應的事件對象，例如常用的滑鼠事件監聽介面MouseListener，MouseMoveListener和 MouseTrackListener，及對應的事件對象MouseEvent。

　　*.graphics包中可以找到針對圖片、游標、字型或繪圖的API。比如可通過Image類調用系統中不同類型的圖片檔案。通過GC類實現對圖片、構件或顯示器的繪圖功能。

　　對不同平台，Eclipse還開發了一些富有針對性的API。例如，在Windows平台，可以通過*.ole.win32包很容易的調用ole控制項，這使Java程式內嵌IE瀏覽器或Word、Excel等程式成為可能！

　　更複雜的程式

　　下面讓我們展示一個比上面例子更加複雜一些的程式。這個程式擁有一個文字框和一個按鍵，當使用者點擊按鍵的時候，文字框顯示一句歡迎資訊。

　　為了文字框和按鍵有比較合理的大小和布局，這裡採用了GradLayout布局方式。這種布局是SWT中最常用也是最強大的布局方式，幾乎所 有的格式都可能通過GradLayout去達到。下面的程式也涉及到了如何應用系統資源(Color)，以及如何釋放系統資源。

private void initShell(Shell shell) {
　//為Shell設定布局對象
　GridLayout gShellLay = new GridLayout();
　shell.setLayout(gShellLay);
　//構造一個Composite構件作為文字框和按鍵的容器
　Composite panel = new Composite(shell,SWT.NONE);
　//為Panel指定一個布局結構對象。
　　這裡讓Panel儘可能的佔滿Shell，
　　也就是全部應用程式視窗的空間。
　GridData gPanelData = new GridData(GridData.GRAB_HORIZONTAL GridData.GRAB_VERTICALGridData.FILL_BOTH);
　panel.setLayoutData(gPanelData);
　//為Panel也設定一個布局對象。文字框和按鍵將按這個布局對象來顯示。
　GridLayout gPanelLay = new GridLayout();
　panel.setLayout(gPanelLay);
　//為Panel產生一個背景色
　final Color bkColor = new Color(Display.getCurrent(),200,0,200);
　panel.setBackground(bkColor);
　//產生文字框
　final Text text = new Text(panel,SWT.MULTISWT.WRAP);
　//為文字框指定一個布局結構對象，
　　這裡讓文字框儘可能的佔滿Panel的空間。
　GridData gTextData = new GridData (GridData.GRAB_HORIZONTAL GridData.GRAB_VERTICALGridData.FILL_BOTH);
　text.setLayoutData(gTextData);
　//產生按鍵
　Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH);
　butt.setText("Push");
　//為按鍵指定滑鼠事件
　butt.addMouseListener(new MouseAdapter(){
　　public void mouseDown(MouseEvent e){
　　　//當使用者點擊按鍵的時候，顯示資訊
　　　text.setText("Hello SWT");
　　}
　});
　//當主視窗關閉時，會觸發DisposeListener。這裡用來釋放Panel的背景色。
　shell.addDisposeListener(new DisposeListener(){
　　public void widgetDisposed(DisposeEvent e) {
　　　bkColor.dispose();
　　}
　});
}

　　把這段代碼中的方法initShell()加入到第一個開啟空視窗的例子中，得到的是一段能成功啟動並執行完整GUI應用程式。運行方法可參考第一個例子。
系統資源的管理

　　在一個圖形化的作業系統中開發程式，都要調用系統中的資源，片、字型、顏色等。通常這些資源都是有限的，程式員務必非常小心的使用這些資源：當不再使用它們時，就請儘快釋放，不然作業系統遲早會油盡燈枯，不得不重新啟動，更嚴重的會導致系統崩潰。
SWT是用Java開發的，Java語言本身的一大優勢就是JVM的"記憶體回收機制"，程式員通常不用理會變數的釋放，記憶體的回收等問題。那麼對SWT而言，系統資源的操作是不是也是如此？答案是一個壞訊息，一個好訊息。

　　壞訊息是SWT並沒採用JVM的記憶體回收機制去處理作業系統的資源回收問題，一個關鍵的因素是因為JVM的記憶體回收機制是不可控的，也就是說 程式員不能知道，也不可能做到在某一時刻讓JVM回收資源！這對系統資源的處理是致命的，試想你的程式希望在一個迴圈語句中去查看數萬張圖片，常規的處理 方式是每次調入一張，查看，然後就立即釋放該圖片資源，而後在迴圈調入下一張圖片，這對作業系統而言，任何時刻程式佔用的僅僅是一張圖片的資源。但如果這 個過程完全交給JVM去處理，也許會是在迴圈語句結束後，JVM才會去釋放圖片資源，其結果可能是你的程式還沒有運行結束，作業系統已經宕掉。

　　但下面的好訊息也許會讓這個壞訊息變得無關緊要。對於SWT，只需瞭解兩條簡單的"黃金"法則就可以放心的使用系統資源！之所以稱為黃金法 則，一是因為少，只有兩條，二是因為它們出奇的簡單。第一條是"誰佔用，誰釋放"，第二條是"父構件被銷毀，子構件也同時被銷毀"。第一條原則是一個無任 何例外的原則，只要程式調用了系統資源類的建構函式，程式就應該關心在某一時刻要釋放這個系統資源。比如調用了

Font font = new Font (display, "Courier", 10, SWT.NORMAL);

　　那麼就應該在不在需要這個Font的時候調用

font.dispose();

　　對於第二個原則，是指如果程式調用某一構件的dispose()方法，那麼所有這個構件的子構件也會被自動調用dispose()方法而銷毀。通常這裡指的子構件與父構件的關係是在調用構件的建構函式時形成的。比如，

Shell shell = new Shell();
Composite parent = new Composite(shell,SWT.NULL);
Composite child = new Composite(parent,SWT.NULL);

　　其中parent的父構件是shell，而shell則是程式的主視窗，所以沒有相應的父構件，同時parent又包括了child子構件。 如果調用shell.dispose()方法，應用第二條法則，那麼parent和child構件的dispose()方法也會被SWT API自動調用，它們也隨之銷毀。

　　線程問題

　　在任何操作平台的GUI系統中，對構件或一些圖形API的訪問操作都要被嚴格同步並序列化。例如，在一個圖形介面中的按鍵構件可被設成可用狀 態(enable)或禁用狀態(disable)，正常的處理方式是，使用者對按鍵狀態設定作業都要被放入到GUI系統的事件處理隊列中（這意味著訪問操作 被序列化），然後依次處理（這意味著訪問操作被同步）。想象當按鍵可用狀態的設定函數還沒有執行結束的時候，程式就希望再設定該按鍵為禁用狀態，勢必會引 起衝突。實際上，這種操作在任何GUI系統都會觸發異常。

　　Java語言本身就提供了多線程機制，這種機制對GUI編程來說是不利的，它不能保證圖形構件操作的同步與序列化。SWT採用了一種簡單而直 接的方式去適應本地GUI系統對線程的要求：在SWT中，通常存在一個被稱為"使用者線程"的唯一線程，只有在這個線程中才能調用對構件或某些圖形API的 訪問操作。如果在非使用者線程中程式直接調用這些訪問操作，那麼SWTExcepiton異常會被拋出。但是SWT也在*.widget.Display類 中提供了兩個方法可以間接的在非使用者線程的進行圖形構件的訪問操作，這是通過的syncExec(Runnable)和asyncExec (Runnable)這兩個方法去實現的。例如：

//此時程式運行在一個非使用者線程中，並且希望在構件panel上加入一個按鍵。

Display.getCurrent().asyncExec(new Runnable() {
　public void run() {
　　Button butt = new Button(panel,SWT.PUSH);
　　butt.setText("Push");
　}
});

　　方法syncExec()和asyncExec()的區別在於前者要在指定的線程執行結束後才返回，而後者則無論指定的線程是否執行都會立即返回到當前線程。

SWT的擴充：JFace

　　JFace與SWT的關係好比Microsoft的MFC與SDK的關係，JFace是基於SWT開發，其API比SWT更加便於使用，但功能卻沒SWT來的直接。比如下面的代碼應用JFace中的MessageDialog開啟一個警告對話方塊：

MessageDialog.openWarning(parent,"Warning","Warning message");

　　如果只用SWT完成以上功能，語句不會少於30行!

　　JFace原本是為更加方便的使用SWT而編寫的一組API，其主要目的是為了開發Eclipse IDE環境，而不是為了應用到其它的獨立應用程式。因此在Eclipse 2.1版本之前，很難將JFace API完整的從Eclipse的核心API中剝離出來，總是要多多少少匯入一些非JFace以外的Eclipse核心代碼類或介面才能得到一個沒有任何編 譯錯誤的JFace開發包。但目前Eclipse組織似乎已經逐漸意識到了JFace在開發獨立應用程式起到的重要作用，在正在開發的2.1版本中， JFace也開始變成了和SWT一樣的完整獨立的開發包，只是這個開發包還在變動中(筆者寫本文時，應用的Eclipse2.1M3版本)。JFace開 發包的包首碼是以org.eclipse.jface開頭。JAR包和原始碼也和SWT一樣，也在$｛你的eclipse安裝路徑｝/plugins路徑 下去找。

　　對開發人員來說，在開發一個圖形構件的時候，比較好的方式是先到JFace包去找一找，看是不是有更簡潔的實現方法，如果沒有再用SWT包去 自己實現。比如JFace為對話方塊提供了很好的支援，除了各種類型的對話方塊(比如上面用的MessageDialog，或是帶有Title欄的對話方塊)， 如要實現一個自訂的對話方塊也最好從JFace中的Dialog類繼承，而不是從SWT中的*.widget.Dialog繼承。

　　應用JFace中的Preference包中的類很容易為自己的軟體做出一個很專業的配置對話方塊。對於Tree、Table等圖形構件，它們 在顯示的同時也要和資料關聯，例如Table中顯示的資料，在JFace中的View包中為此類構件提供了Model-View方式的編程方法，這種方法 使顯示與資料分開，更加利於開發與維護。JFace中提供最多的功能就是對常值內容的處理。可以在org.eclipse.jface.text.*包中 找到數十個與文本處理相關類。

　　與應用程式更近一步

　　Java程式通常是以class檔案的方式發布的，運行class需要JRE或JDK的支援。這又是Java GUI程式的另一個致命的弱點，想象對一個面向廣大使用者的應用程式來說，無論你的程式功能有多簡單，或是你的代碼十分的精簡，你都不得不讓使用者去下載一個 7、8M的JRE，那是多麼令人沮喪的一件事。而且對程式員來說，Class通常意味著原始碼的暴露，反編譯的工具讓那些居心叵測的人輕易得到你的源代 碼。雖然有很多對Class的加密方法，但那總是以犧牲效能為代價的。好在我們還有其它的方式可用：把Class編譯成exe檔案!

　　通過SWT開發包，簡單、跨平台、可靠等這些Java語言本身所具有的優點正漸漸融合到圖形介面的應用程式開發中去。因此，我相信Java語言的另一扇成功之門正在逐漸開啟。