145. Swing 与 JavaFX 比较

一、概述

Swing 简介

定义

Swing 是 Java 提供的一个轻量级 GUI 工具包，属于 Java Foundation Classes (JFC) 的一部分。它基于 AWT（Abstract Window Toolkit）构建，但完全用 Java 实现，不依赖本地操作系统的 GUI 组件，因此具有跨平台一致性。

核心特点

纯 Java 实现：不依赖本地 GUI，确保跨平台外观一致。

可插拔外观（Pluggable Look and Feel）：支持更换界面风格（如 Windows、Metal、Nimbus）。

丰富的组件库：包括 JButton、JTable、JTree 等高级组件。

MVC 架构：组件设计遵循模型-视图-控制器模式，便于扩展。

使用场景

开发桌面应用程序（如工具软件、小型管理系统）。

需要快速原型设计的场景（因开发简单）。

对跨平台一致性要求高的项目。

示例代码

import javax.swing.*;

public class SimpleSwingApp {

public static void main(String[] args) {

JFrame frame = new JFrame("Swing示例");

frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

JButton button = new JButton("点击我");

button.addActionListener(e -> JOptionPane.showMessageDialog(frame, "Hello Swing!"));

frame.getContentPane().add(button);

frame.setSize(300, 200);

frame.setVisible(true);

}

}

注意事项

线程安全：Swing 组件只能在事件调度线程（EDT）中更新，否则需使用 SwingUtilities.invokeLater()。

性能问题：复杂界面可能出现渲染延迟。

现代性不足：视觉效果较 JavaFX 陈旧，缺乏硬件加速支持。

常见误区

错误地在主线程直接操作 GUI（应通过 EDT）。

过度嵌套布局管理器导致性能下降。

混淆 AWT 和 Swing 组件混用（如 Button vs JButton）。

JavaFX 简介

定义

JavaFX 是 Oracle 推出的现代化 GUI 框架，用于构建跨平台的富客户端应用程序。它作为 Java SE 的一部分，旨在替代 Swing，提供更强大的图形、动画和多媒体支持。

核心特性

声明式 UI：通过 FXML（XML 格式）分离界面设计与逻辑代码。

硬件加速：基于 GPU 渲染，性能优于 Swing 的 CPU 渲染。

内置控件库：提供丰富的 UI 控件（如 TableView、WebView）和 CSS 样式支持。

多媒体支持：直接集成音频、视频和 3D 图形功能。

使用场景

需要复杂动画或视觉效果的应用（如数据可视化仪表盘）。

跨平台桌面应用开发（支持 Windows、macOS、Linux）。

与现代化技术栈整合（如通过 WebView 嵌入 HTML5 内容）。

示例代码（简单窗口）

import javafx.application.Application;

import javafx.scene.Scene;

import javafx.scene.control.Button;

import javafx.scene.layout.StackPane;

import javafx.stage.Stage;

public class HelloJavaFX extends Application {

@Override

public void start(Stage primaryStage) {

Button btn = new Button("Click Me");

StackPane root = new StackPane(btn);

Scene scene = new Scene(root, 300, 200);

primaryStage.setScene(scene);

primaryStage.show();

}

public static void main(String[] args) {

launch(args);

}

}

注意事项

模块化要求：JavaFX 11+ 需单独作为模块引入（非 JDK 内置）。

移动端限制：官方未提供对 Android/iOS 的完整支持（需第三方库如 Gluon）。

学习曲线：相比 Swing，需掌握 FXML、CSS 和属性绑定等新概念。

Swing 的发展历史

起源与背景

1997年：作为 Java 基础类库（JFC）的一部分发布，旨在替代 AWT（Abstract Window Toolkit）。

目标：提供纯 Java 实现的轻量级组件，解决 AWT 依赖本地图形库的兼容性问题。

关键版本演进

Java 1.2（1998年）：正式引入 Swing，支持可插拔外观（Pluggable Look-and-Feel）。

Java 5（2004年）：优化性能，增强组件（如 JTable 的排序功能）。

后续维护：2014年后进入维护模式，仅修复 bug，不再新增功能。

现状

仍内置于 JDK，但官方推荐转向 JavaFX。

JavaFX 的发展历史

起源与背景

2008年：由 Sun Microsystems 推出，最初为闭源项目（JavaFX 1.0）。

目标：解决 Swing 的现代化不足问题，支持富客户端应用开发（如动画、3D）。

关键版本演进

JavaFX 2.0（2011年）：转为开源，基于原生渲染引擎（Prism），并集成到 JDK 7。

Java 8（2014年）：成为 JDK 标准组件，取代 Swing 的官方推荐地位。

Java 11（2018年）：从 JDK 剥离为独立模块（需单独下载）。

现状

由 OpenJFX 社区维护，持续更新（如支持高分辨率屏、WebAssembly）。

对比总结

维度

Swing

JavaFX

诞生时间

1997年（稳定但陈旧）

2008年（现代化设计）

技术栈

纯 Java 2D 渲染

硬件加速（Prism 引擎）

维护状态

仅修复 Bug

社区活跃，持续迭代

官方态度

保留但不推荐

当前首选 GUI 框架

注意：Swing 适合维护旧项目，新项目建议优先选择 JavaFX。

二、架构设计

Swing 的架构特点

1. 轻量级组件

Swing 组件是纯 Java 实现（不依赖本地平台 GUI），通过 Java2D 绘制界面。与 AWT 不同，Swing 的按钮、文本框等不依赖操作系统原生控件，因此具有更好的跨平台一致性。

2. 基于 MVC 设计模式

Swing 采用模型-视图-控制器（MVC）架构分离数据、显示和逻辑：

模型（Model）：存储组件状态（如 JTable 的数据）

视图（View）：负责渲染组件外观

控制器（Controller）：处理用户输入事件

示例：JTable 的 MVC 实现

DefaultTableModel model = new DefaultTableModel(data, columnNames); // Model

JTable table = new JTable(model); // View & Controller

3. 可插拔外观（Pluggable Look-and-Feel）

通过 UIManager.setLookAndFeel() 可动态切换界面风格，支持：

跨平台默认风格（Metal）

系统仿真风格（Windows、GTK+）

自定义皮肤（如 Substance）

4. 事件分发线程（EDT）

Swing 要求所有 UI 操作在 Event Dispatch Thread 中执行，非线程安全。更新组件时必须使用：

SwingUtilities.invokeLater(() -> {

label.setText("更新内容"); // 线程安全操作

});

5. 组件层次结构

顶层容器：JFrame、JDialog

中间容器：JPanel、JScrollPane

基础控件：JButton、JTextField

通过 getContentPane().add() 管理组件层级

6. 绘图机制

自定义绘制需重写 paintComponent() 方法：

class MyPanel extends JPanel {

@Override

protected void paintComponent(Graphics g) {

super.paintComponent(g);

g.drawString("自定义绘制", 10, 20);

}

}

7. 布局管理器

采用布局管理器（如 BorderLayout、GridBagLayout）实现动态排版，而非固定坐标。可通过 setLayout(null) 关闭（但不推荐）。

JavaFX 的架构特点

1. 基于场景图（Scene Graph）的渲染模型

定义：JavaFX 使用树状结构的场景图（Scene Graph）来组织 UI 组件，每个节点（Node）可以是控件、图形或容器。

特点：

层级结构：父子节点关系决定了渲染顺序和布局逻辑。

高效渲染：仅更新变化的节点，优化性能。

支持变换与特效：内置旋转、缩放、模糊等效果。

2. 分离的 UI 与逻辑（FXML + Controller）

FXML：基于 XML 的标记语言，用于声明式定义界面布局。

Controller：通过 @FXML 注解绑定 UI 组件与业务逻辑，实现 MVC 模式。

示例：

// Controller 类

public class MyController {

@FXML

private Button myButton;

@FXML

private void handleClick() {

System.out.println("Button clicked!");

}

}

3. 硬件加速与图形管线

Prism 渲染引擎：利用 DirectX/OpenGL 实现硬件加速，提升图形性能。

异步渲染：UI 更新与主线程分离，避免界面卡顿。

4. 跨平台支持

Glass 窗口工具包：抽象底层操作系统接口，确保 Windows/macOS/Linux 一致性。

自包含运行时：可通过 jlink 打包为独立应用，无需完整 JRE。

5. 丰富的内置 API

控件库：包含表格（TableView）、图表（Chart）、3D 等高级组件。

动画 API：通过 Timeline 和 Transition 实现流畅动画。

CSS 样式：支持通过 CSS 美化界面，类似 Web 开发。

6. 模块化设计（Java 9+）

JPMS 支持：将 JavaFX 拆分为独立模块（如 javafx.controls、javafx.graphics），减少依赖体积。

注意事项

线程规则：UI 操作必须在 JavaFX 应用线程（Platform.runLater()）。

性能敏感操作：复杂动画或大量节点需优化，避免阻塞渲染线程。

设计理念差异

1. Swing 的设计理念

基于 AWT 的轻量级组件：Swing 建立在 AWT（Abstract Window Toolkit）之上，但通过纯 Java 实现（不依赖本地 GUI 库），避免了 AWT 的“重量级”组件问题（如平台依赖性强）。

MVC 架构：Swing 采用 Model-View-Controller（MVC）设计模式，将数据（Model）、界面（View）和逻辑（Controller）分离，便于扩展和维护。

可插拔外观（Pluggable Look-and-Feel）：允许开发者切换界面风格（如 Windows、Metal、Motif），但默认外观（Metal）略显陈旧。

2. JavaFX 的设计理念

现代化 UI 框架：专为富客户端应用设计，强调视觉效果和用户体验，支持硬件加速（通过 Prism 渲染引擎）。

场景图（Scene Graph）模型：采用树形结构组织 UI 元素（类似 HTML DOM），便于动态更新和动画处理。

CSS 和 FXML 声明式开发：支持通过 CSS 美化界面，FXML 文件分离界面布局与逻辑代码，提升可维护性。

内置动画与特效：提供丰富的 API 支持过渡、3D 变换等效果，无需第三方库。

3. 核心差异对比

特性

Swing

JavaFX

架构

基于 AWT 的 MVC

场景图 + CSS/FXML

渲染

纯 CPU 渲染（性能较低）

硬件加速（Prism 引擎）

外观定制

可插拔 L&F，但风格有限

CSS 驱动，高度灵活

开发方式

代码驱动（需手动布局）

声明式（FXML）+ 代码混合

动画支持

需手动实现或依赖第三方库

原生支持丰富动画

4. 示例代码对比

Swing（代码驱动）

JFrame frame = new JFrame("Swing Demo");

JButton button = new JButton("Click Me");

button.addActionListener(e -> System.out.println("Button clicked"));

frame.add(button);

frame.setSize(300, 200);

frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

frame.setVisible(true);

JavaFX（FXML + CSS）

FXML 文件（main.fxml）：

CSS 文件（styles.css）：

.my-button {

-fx-background-color: #4CAF50; }

Java 控制器：

public void handleClick(ActionEvent event) {

System.out.println("Button clicked");

}

5. 适用场景

Swing：遗留系统维护、需要轻量级嵌入的场景（如 Eclipse 插件）。

JavaFX：现代桌面应用、需要复杂动画/视觉效果的项目（如数据可视化工具）。

三、UI 组件库

Swing 基础组件

概述

Swing 是 Java 提供的 GUI（图形用户界面）工具包，包含一系列轻量级组件，用于构建跨平台的桌面应用程序。Swing 组件继承自 javax.swing 包，相比 AWT（Abstract Window Toolkit），Swing 提供了更丰富的功能和更好的外观定制能力。

核心组件分类

1. 顶层容器

JFrame：主窗口框架，包含标题栏、边框和按钮（最小化、最大化、关闭）。

JDialog：对话框窗口，用于弹出提示或用户输入。

JApplet（已废弃）：用于嵌入网页的 Applet 应用。

2. 中间容器

JPanel：通用容器，用于组织其他组件。

JScrollPane：带滚动条的容器，适用于内容超出可视区域的情况。

JTabbedPane：选项卡式面板，支持多页面切换。

3. 基础控件

JButton：按钮，支持文本、图标或两者结合。

JLabel：文本或图标标签，用于显示静态内容。

JTextField：单行文本输入框。

JTextArea：多行文本输入区域，常与 JScrollPane 配合使用。

JPasswordField：密码输入框，隐藏用户输入字符。

4. 选择组件

JCheckBox：复选框，支持多选。

JRadioButton：单选按钮，需配合 ButtonGroup 实现互斥选择。

JComboBox：下拉选择框，支持可编辑模式。

JList：列表组件，支持单选或多选。

5. 菜单组件

JMenuBar：菜单栏，位于窗口顶部。

JMenu：菜单项，包含子菜单或操作项。

JMenuItem：具体的菜单操作项。

示例代码：简单 Swing 窗口

import javax.swing.*;

public class BasicSwingExample {

public static void main(String[] args) {

// 创建 JFrame

JFrame frame = new JFrame("Swing 示例");

frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

frame.setSize(300, 200);

// 创建面板并添加组件

JPanel panel = new JPanel();

panel.add(new JLabel("用户名:"));

panel.add(new JTextField(15));

panel.add(new JButton("登录"));

// 将面板添加到窗口

frame.add(panel);

frame.setVisible(true);

}

}

注意事项

线程安全：Swing 组件必须在事件调度线程（EDT）中创建和修改，使用 SwingUtilities.invokeLater() 确保线程安全。

布局管理器：默认使用 FlowLayout，复杂布局需选择 BorderLayout、GridLayout 或第三方布局工具（如 MigLayout）。

性能：避免过度嵌套容器，减少组件数量以提升渲染效率。

外观（Look & Feel）：通过 UIManager.setLookAndFeel() 可切换系统风格（如 Windows/Metal/Nimbus）。

JavaFX 基础组件

JavaFX 提供了一系列基础 UI 组件，用于构建现代、交互式的图形用户界面。以下是核心组件及其关键特性：

控件类（Controls）

Button

触发操作的交互组件

支持文本、图标、样式自定义

Button btn = new Button("Click");

btn.setOnAction(e -> System.out.println("Button clicked"));

Label

显示不可编辑的文本

支持 HTML 内容与换行

Label label = new Label("Username:");

TextField/PasswordField

单行文本输入框

PasswordField 自动隐藏输入内容

TextField userInput = new TextField();

布局容器（Containers）

VBox/HBox

垂直/水平排列子组件

支持间距(spacing)和边距(padding)设置

VBox vbox = new VBox(10); // 10px间距

vbox.getChildren().addAll(label, userInput);

BorderPane

划分为顶部、底部、左侧、右侧和中心五个区域

BorderPane root = new BorderPane();

root.setTop(menuBar);

GridPane

网格布局，支持跨行/列

GridPane grid = new GridPane();

grid.add(btn, 0, 0); // 第0列第0行

可视化组件

ImageView

显示图片资源

ImageView iv = new ImageView(new Image("file:icon.png"));

Chart

内置柱状图、饼图等数据可视化组件

PieChart pieChart = new PieChart();

pieChart.getData().add(new PieChart.Data("Java", 40));

特性说明

CSS 样式支持

所有组件可通过CSS文件或内联样式美化

.button {

-fx-background-color: #3498db; }

FXML 声明式布局

支持XML文件定义UI结构，与逻辑代码分离

事件处理

提供丰富的鼠标/键盘事件监听

btn.addEventHandler(MouseEvent.MOUSE_ENTERED, e -> btn.setScaleX(1.1));

注意事项

组件需添加到Scene并绑定到Stage才可见

使用Platform.runLater()更新UI线程

JavaFX 组件默认采用弹性布局，需明确设置尺寸约束

Swing 与 JavaFX 的组件丰富度对比

Swing 的组件库

基础组件：

JButton、JLabel、JTextField、JTextArea、JCheckBox、JRadioButton、JComboBox、JList、JTable、JTree 等。

支持复杂的布局管理器（如 BorderLayout、GridBagLayout）。

高级组件：

JFileChooser（文件选择对话框）、JColorChooser（颜色选择器）、JProgressBar（进度条）、JSlider（滑块）。

支持自定义绘制（通过 JPanel 和 Graphics 类）。

扩展性：

可通过继承或组合扩展现有组件（如自定义 JPanel）。

第三方库（如 JFreeChart 用于图表）弥补部分功能缺失。

JavaFX 的组件库

基础组件：

Button、Label、TextField、TextArea、CheckBox、RadioButton、ComboBox、ListView、TableView、TreeView 等。

布局管理器更现代化（如 VBox、HBox、BorderPane）。

高级组件：

FileChooser、ColorPicker、ProgressBar、Slider、DatePicker（日期选择器）、WebView（内嵌浏览器）。

内置动画支持（如 FadeTransition、TranslateTransition）。

图形与多媒体：

支持 2D/3D 图形（Shape、Canvas、MeshView）。

多媒体组件（MediaPlayer、MediaView 用于播放音视频）。

CSS 与 FXML：

可通过 CSS 样式化组件，支持主题切换。

FXML 分离界面设计与逻辑代码。

对比总结

维度

Swing

JavaFX

基础组件

完善，但设计老旧

更现代化，API 更简洁

高级功能

依赖第三方库

内置图表、3D、多媒体等

扩展性

通过继承/组合扩展

支持 CSS/FXML，样式与逻辑分离

视觉效果

依赖系统外观或手动绘制

支持硬件加速、阴影、渐变等特效

示例代码

Swing 的按钮与标签

JFrame frame = new JFrame();

JButton button = new JButton("Click");

JLabel label = new JLabel("Hello Swing!");

frame.add(button, BorderLayout.NORTH);

frame.add(label, BorderLayout.CENTER);

frame.pack();

frame.setVisible(true);

JavaFX 的按钮与标签

Stage stage = new Stage();

Button button = new Button("Click");

Label label = new Label("Hello JavaFX!");

VBox root = new VBox(button, label);

Scene scene = new Scene(root, 300, 200);

stage.setScene(scene);

stage.show();

注意事项

Swing：

组件外观受系统影响（可通过 UIManager 设置跨平台风格）。

复杂动画需手动实现（如 Timer 配合 repaint()）。

JavaFX：

需要额外依赖（JDK 11+ 需单独下载 JavaFX SDK）。

3D 功能对硬件加速要求较高。

四、布局管理

Swing 布局管理器

概念定义

Swing 布局管理器（Layout Manager）是 Java Swing 中用于控制组件在容器中的排列方式的机制。它负责确定组件的位置、大小和间距，确保界面在不同平台和窗口大小下保持一致性。

常见布局管理器类型

BorderLayout

将容器分为五个区域：NORTH、SOUTH、EAST、WEST、CENTER。

适用于主框架的顶层布局。

JPanel panel = new JPanel(new BorderLayout());

panel.add(new JButton("North"), BorderLayout.NORTH);

panel.add(new JButton("Center"), BorderLayout.CENTER);

FlowLayout

按组件添加顺序从左到右排列，空间不足时换行。

默认居中对齐，适合工具栏或简单按钮组。

JPanel panel = new JPanel(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));

panel.add(new JButton("Button 1"));

panel.add(new JButton("Button 2"));

GridLayout

将容器划分为固定行数和列数的网格，每个单元格大小相同。

适合规整的表单布局。

JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(2, 3)); // 2行3列

for (int i = 1; i <= 6; i++) {

panel.add(new JButton("Button " + i));

}

GridBagLayout

最灵活的布局，通过约束（GridBagConstraints）控制组件的位置和大小。

适用于复杂界面设计。

JPanel panel = new JPanel(new GridBagLayout());

GridBagConstraints gbc = new GridBagConstraints();

gbc.gridx = 0; gbc.gridy = 0;

panel.add(new JButton("Top-Left"), gbc);

BoxLayout

沿水平或垂直方向单行/列排列组件，支持间距和对齐。

适合线性排列的组件组。

JPanel panel = new JPanel(<