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Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
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<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
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<td align="right">Kapitel 35 - Swing: Grundlagen
</table>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel2id035001"></a>
<h2>35.1 Eigenschaften und Architektur von Swing </h2>
<hr>
<ul>
<li><a href="k100229.html#sectlevel2id035001">35.1 Eigenschaften und Architektur von Swing</a>
<ul>
<li><a href="k100229.html#sectlevel3id035001001">35.1.1 Einleitung</a>
<li><a href="k100229.html#swingeigenschaften">35.1.2 Eigenschaften von Swing</a>
<ul>
<li><a href="k100229.html#sectlevel4id035001002001">Leichtgewichtige Komponenten</a>
<li><a href="k100229.html#sectlevel4id035001002002">Pluggable Look-and-Feel</a>
<li><a href="k100229.html#sectlevel4id035001002003">Das Model-View-Controller-Prinzip</a>
<li><a href="k100229.html#sectlevel4id035001002004">Aber...</a>
</ul>
<li><a href="k100229.html#sectlevel3id035001003">35.1.3 Wie geht es weiter?</a>
</ul>
</ul>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id035001001"></a>
<h3>35.1.1 Einleitung </h3>
<p>
Bereits kurze Zeit nachdem mit dem JDK 1.0 das Abstract Windowing
Toolkit eingeführt wurde, begannen die Entwickler bei SUN, über
Möglichkeiten nachzudenken, die grafische Oberfläche von
Java-Anwendungen zu verbessern. Als nachteilig sahen sie vor allem
folgende Eigenschaften des AWT an:
<ul>
<li>Da alle Fenster- und Dialogelemente von dem darunterliegenden
Betriebssystem zur Verfügung gestellt wurden, war es sehr schwierig,
plattformübergreifend ein einheitliches Look-and-Feel zu realisieren.
Die Eigenarten jedes einzelnen Fenstersystems waren für den Anwender
unmittelbar zu spüren.
<li>Durch die Abhängigkeit von den betriebssystemspezifischen
Komponenten erwuchsen den JDK-Entwicklern erhebliche Portierungsprobleme.
Dadurch mußte teilweise viel Aufwand getrieben werden, um das
Verhalten der Komponenten auf den unterschiedlichen Plattformen in
hinreichendem Maße anzugleichen.
<li>Zudem gibt es im AWT nur eine Grundmenge an Dialogelementen, mit
denen sich aufwändige grafische Benutzeroberflächen nicht
oder nur mit sehr viel Zusatzaufwand realisieren ließen.
</ul>
<p>
Erklärtes Ziel der JDK-Entwickler war es, diese Nachteile zu
beseitigen und mit der Entwicklung der <a name="ixa102352"><i>Java Foundation Classes</i></a>
(deren wichtigster Bestandteil die als <a name="ixa102353"><i>Swing</i></a>
bezeichnete Sammlung grafischer Dialogelemente werden sollte) eine
echte Alternative zum AWT zu schaffen.
<!-- Section -->
<a name="swingeigenschaften"></a>
<h3>35.1.2 Eigenschaften von Swing </h3>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id035001002001"></a>
<h4>Leichtgewichtige Komponenten </h4>
<p>
Im Gegensatz zum AWT benutzen Swing-Komponenten nur noch in sehr eingeschränkter
Weise plattformspezifische GUI-Ressourcen. Abgesehen von Top-Level-Fenstern,
Dialogen und grafischen Primitivoperationen werden alle GUI-Elemente
von Swing selbst erzeugt. Ein Swing-Button unter Windows wird nicht
mehr vom Windows-UI-Manager dargestellt, sondern von Swing selbst
gezeichnet.
<p>
Diese Vorgehensweise bietet einige Vorteile:
<ul>
<li>Erstens fallen die plattformspezifischen Besonderheiten weg, und
der Code zur Implementierung der Dialogelemente vereinfacht sich deutlich.
<li>Zweitens entfallen auch die Unterschiede in der Bedienung. Der
Anwender findet auf allen Betriebssystemen dasselbe Aussehen und dieselbe
Bedienung vor.
<li>Drittens ist Swing nicht mehr darauf angewiesen, Features auf
der Basis des kleinsten gemeinsamen Nenners aller unterstützten
Plattformen zu realisieren. Komplexe Dialogelemente wie Bäume,
Tabellen oder Registerkarten können plattformunabhängig
realisiert werden und stehen nach der Implementierung ohne Portierungsaufwand
auf allen Systemen zur Verfügung. Tatsächlich stellt Swing
eine sehr viel umfassendere und anspruchsvollere Menge an Dialogelementen
als das AWT zur Verfügung.
</ul>
<p>
Der Grundstein für Komponenten, die von Java selbst erzeugt und
dargestellt werden können, wurde im JDK 1.1 mit der Einführung
der <a name="ixa102354"><i>Lightweight Components</i></a> (»leichtgewichtige«
Komponenten) gelegt. Dabei wird die <a href="index_p.html#ixb101148"><font color=#000080><tt>paint</tt></font></a>-Methode
eines <a href="index_c.html#ixb101302"><font color=#000080><tt>Component</tt></font></a>-Objects
nicht mehr an die betriebssystemspezifische Klasse weitergeleitet,
sondern in den Komponentenklassen überlagert und mit Hilfe grafischer
Primitivoperationen selbst implementiert. Die im AWT vorhandenen Dialogelemente
werden im Gegensatz dazu als <a name="ixa102355"><i>Heavyweight Components</i></a>
bezeichnet (»schwergewichtige« Komponenten).
<p>
Mit Hilfe der leichtgewichtigen Komponenten, die für alle Aspekte
der Darstellung selbst verantwortlich sind, konnten einige interessante
Features realisiert werden. So können beispielsweise zu allen
Komponenten <a name="ixa102356"><i>Tooltips</i></a> erzeugt werden
(also kleine Hilfetexte, die über der Komponente beim Verweilen
mit der Maus angezeigt werden), ohne dass dazu Unterstützung
seitens des zugrunde liegenden Grafikbetriebssystems erforderlich
wäre.
<p>
Eine andere Eigenschaft, die nur mit Hilfe leichtgewichtiger Komponenten
realisiert werden konnte, wird als <a name="ixa102357"><i>Debug-Grafik</i></a>
bezeichnet. Dabei wird der Darstellungsvorgang beim Zeichnen der Komponente
künstlich so verlangsamt, dass er wie in einer Zeitlupeneinstellung
Schritt für Schritt verfolgt werden kann. Das ist insbesondere
während der Entwicklung eigener Komponenten nützlich, um
den Bildaufbau studieren und auf Fehler hin untersuchen zu können.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id035001002002"></a>
<h4>Pluggable Look-and-Feel<a name="ixa102358"></a> </h4>
<p>
Die Swing-Entwickler gingen aber noch einen Schritt weiter. Eine der
auf den ersten Blick spektakulärsten Eigenschaften von Swing
ist die Möglichkeit, das Look-and-Feel (also das Aussehen und
die Bedienung einer Anwendung) zur Laufzeit umzuschalten. Dieses als
<a name="ixa102359"><i>Pluggable Look-and-Feel</i></a> bezeichnete
Feature ermöglicht es beispielsweise einem Windows-Anwender,
zwischen drei vordefinierten Look-and-Feels zu wählen (Metal,
Motif und Windows). Benutzer anderer Betriebssysteme können andere
Auswahlmöglichkeiten haben, und es ist möglich, eigene Look-and-Feels
zu schreiben.
<p>
Dabei muss die Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes Look-and-Feel
keineswegs bereits zum Design- oder Entwicklungszeitpunkt getroffen
werden. Vielmehr wurden alle Swing-Komponenten so entworfen, dass
es möglich ist, das Look-and-Feel einer Anwendung <i>zur Laufzeit</i>
umzuschalten. Das Programm besitzt dazu typischerweise einen speziellen
Menüpunkt oder eine Konfigurationsmöglichkeit, die es dem
Anwender ermöglicht, ein Look-and-Feel nach seinem Geschmack
auszuwählen. Das Programm selbst muss praktisch keinen zusätzlichen
Aufwand treiben, denn das Umschalten wird nach einem einzigen Methodenaufruf
von einem User-Interface-Manager erledigt, der alle nötigen Maßnahmen
koordiniert ausführt.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id035001002003"></a>
<h4>Das Model-View-Controller-Prinzip </h4>
<p>
Neben den äußerlichen Qualitäten wurde auch die Architektur
des Gesamtsystems verbessert. Wichtigste »Errungenschaft«
ist dabei das <a name="ixa102360"><i>Model-View-Controller-Prinzip</i></a>
(kurz <a name="ixa102361"><i>MVC</i></a> genannt), dessen Struktur
sich wie ein roter Faden durch den Aufbau der Dialogelemente zieht.
Anstatt den gesamten Code in eine einzelne Klasse zu packen, werden
beim MVC-Konzept drei unterschiedliche Bestandteile eines grafischen
Elements sorgsam unterschieden:
<ul>
<li>Das <i>Modell</i> enthält die Daten des Dialogelements und
speichert seinen Zustand.
<li>Der <i>View</i> ist für die grafische Darstellung der Komponente
verantwortlich.
<li>Der <i>Controller</i> wirkt als Verbindungsglied zwischen beiden.
Er empfängt Tastatur- und Mausereignisse und stößt
die erforderlichen Maßnahmen zur Änderung von Model und
View an.
</ul>
<p>
Das Modell enthält praktisch die gesamte Verarbeitungslogik der
Komponente. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass ein Model mehrere
Views gleichzeitig haben kann. Damit Veränderungen des Modells
in allen Views sichtbar werden, wird ein Benachrichtigungsmechanismus
implementiert, mit dem das Modell die zugeordneten Views über
Änderungen informiert. Diese Vorgehensweise entspricht dem Observer-Pattern,
wie es in <a href="k100068.html#observerpattern">Abschnitt 10.4.9</a>
erläutert wurde.
<p>
Bei den Swing-Dialogelementen wird eine vereinfachte Variante von
MVC verwendet, die auch als <a name="ixa102362"><i>Model-Delegate-Prinzip</i></a>
bezeichnet wird. Hierbei wird die Funktionalität von View und
Controller in einem <a name="ixa102363"><i>UI Delegate</i></a> zusammengefasst.
Dadurch wird einerseits die Komplexität reduziert (oft ist der
Controller so einfach strukturiert, dass es sich nicht lohnt, ihn
separat zu betrachten) und andererseits die in der Praxis mitunter
unhandliche Trennung zwischen View und Controller aufgehoben. Es kann
allerdings sein, dass ein Dialogelement mehr als ein Model besitzt.
So haben beispielsweise Listen und Tabellen neben ihrem eigentlichen
Datenmodell ein weiteres, das nur für die Selektion von Datenelementen
zuständig ist.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id035001002004"></a>
<h4>Aber... </h4>
<p>
Natürlich wäre es zu schön, wenn die geschilderten
Eigenschaften frei von »Nebenwirkungen« wären. Dem
ist (natürlich) nicht so. Neben den vielen Vorteilen bringt die
Verwendung von Swing auch Probleme mit sich:
<ul>
<li>Swing-Anwendungen sind ressourcenhungrig. Daß alle Komponenten
selbst gezeichnet werden müssen, erfordert viel CPU-Leistung
und eine Menge Hauptspeicher. Die Attribute »speicherfressend«
und »langsam«, die Java-Programmen oft pauschal zugeschrieben
werden, resultieren zu einem nicht unerheblichen Teil aus der Verwendung
der Swing-Bibliotheken.
<li>Zweitens stecken noch eine Menge kleinerer und größerer
Fehler in den Swing-Bibliotheken. Eines der häßlichsten
Probleme im JDK 1.2 war die Eigenschaft von Swing-Fensterelementen,
belegte Ressourcen nicht vollständig freizugeben und so bei wiederholtem
Öffnen und Schließen nach und nach den gesamten Hauptspeicher
aufzubrauchen. Seit der Version 1.3 scheint dieses Problem nicht mehr
aufzutreten.
<li>Für Applet-Programmierer ist vor allem unschön, dass
es nach wie vor keine Browser mit eingebauter Swing-Unterstützung
gibt. Sie müssen daher entweder das <a name="ixa102364"><i>Java-Plugin</i></a>
verwenden (und dem Anwender damit einen zusätzlichen Download-
und Installationsschritt zumuten) oder sind nach wie vor auf die Verwendung
des AWT beschränkt.
</ul>
<p>
Glücklicherweise gehören diese Probleme größtenteils
der Vergangenheit an. Die steigenden Rechnerleistungen kompensieren
die Hardwareanforderungen und aktuelle Einsteiger-PCs haben genügend
Leistung, um Swing-Anwendungen performant auszuführen. Mit dem
JDK 1.3 hat SUN zudem die Startzeit der Anwendungen verkürzt,
den Speicherhunger der Swing-Komponenten eingedämmt und ihre
Performance weiter verbessert, und schließlich viele der früheren
Bugs behoben.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id035001003"></a>
<h3>35.1.3 Wie geht es weiter? </h3>
<p>
Wir wollen uns in diesem und den nächsten Kapiteln mit den <i>grundlegenden</i>
Eigenschaften von Swing beschäftigen. Der Schwerpunkt der Darstellung
liegt dabei auf der Beschreibung der einzelnen Komponenten - mit dem
Anspruch, zumindest ihre jeweils wichtigsten Merkmale zu behandeln.
Die meisten Themen können dabei allerdings nur angerissen werden,
denn eine einigermaßen vollständige Beschreibung von Swing
benötigt ein eigenes Buch.
<p>
Meist werden wir daher lediglich die wichtigsten Methoden einer Klasse
vorstellen. Speziellere Eigenschaften müssen wir außer
acht lassen. Auch auf die übrigen Komponenten der Java Foundation
Classes, die <a name="ixa102365"><i>2D-</i></a> und <a name="ixa102366"><i>Accessibility-APIs</i></a>,
das <a name="ixa102367"><i>Input Method Framework</i></a> und das
<a name="ixa102368"><i>Drag-and-Drop API</i></a> werden wir allenfalls
in Ansätzen eingehen.
<p>
Es empfiehlt sich daher, nach den ersten Experimenten weitere Literatur
zu Rate zu ziehen. Swing-Bücher sind mittlerweile in großer
Zahl erhältlich. Auch das frei erhältliche Java-Tutorial
von SUN (siehe <a href="k100020.html#weitereinfos">Abschnitt 3.2.2</a>)
enthält einen Abschnitt "Creating a GUI with JFC/Swing", der
das Erstellen von Swing-Applikationen ausführlich beschreibt.
Am wichtigsten ist jedoch die API-Dokumentation. Sie ist <i>das</i>
Hilfsmittel zum Erforschen der verborgenen Möglichkeiten einzelner
Swing-Bestandteile.
<p>
Bevor wir in den nächsten Kapiteln in die Beschreibung der Komponenten
einsteigen, wollen wir in den beiden letzten Abschnitten dieses Kapitels
noch etwas für die Ungeduldigen tun. Zunächst zeigen wir
ein einfaches Beispiel, an dem die Grundstruktur eines Swing-Programms
erläutert wird. Darin demonstrieren wir auch, wie das Look-and-Feel
des Programms zur Laufzeit umgeschaltet werden kann. Anschließend
geben wir einige Tipps zur Umstellung von AWT-Anwendungen auf Swing
und zeigen wichtige Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den
beiden Welten auf.
<hr>
<table border=0 cellpadding=0 cellspacing=1 width="100%">
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="cover.html"> Titel </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100003.html"> Inhalt </a>
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<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="index.html"> Index </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/index.html" onClick="this.href=getDocIndex()"> DOC </a>
<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison
Wesley, Version 5.0.1
<tr bgcolor="#EEFFCC">
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<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100228.html"> < </a>
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<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/api/index.html" onClick="this.href=getApiIndex()"> API </a>
<td align="right">© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas
Stark, <a href="http://www.javabuch.de">http://www.javabuch.de</a>
</table>
<a name="endofbody"></a>
</body>
</html>
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