解决 Java Swing 绘图只显示最后一个图形的问题：理解对象引用

Java Swing 绘图中的图形显示问题分析

在基于 JPanel 和 JFrame 构建的 Java Swing 绘图程序中，开发者常会遇到一个常见问题：当绘制多个图形（如线条或圆形）时，屏幕上最终只显示最后绘制的那个图形，而之前的图形则“消失”了。这通常不是绘图逻辑或 repaint() 调用时机的问题，而是与 Java 中对象的引用机制密切相关。

问题的根本原因在于，程序在创建新的图形对象（例如 Line 或 Circle）时，没有为这些图形提供独立的起始点和结束点坐标对象。相反，它重用了外部定义的 startPoint 和 endPoint 变量。当用户每次拖动鼠标并释放以绘制新图形时，startPoint 和 endPoint 这两个 Point 对象的 location 属性会被更新。由于所有之前创建的图形对象都引用着相同的 startPoint 和 endPoint 实例，这些图形的坐标也随之被修改，最终导致它们都“移动”到最后一次绘制的位置。

核心问题：对象引用的误用

让我们通过代码示例来具体分析这个问题。在原始的 Painter 类中，startPoint 和 endPoint 被定义为类的成员变量，并且在 mousePressed 和 mouseReleased 方法中，仅仅是更新了它们的坐标：

public class Painter implements ActionListener, MouseListener, MouseMotionListener {
    // ... 其他成员变量 ...
    Point startPoint = new Point(); // 单一实例
    Point endPoint = new Point();   // 单一实例

    // ... 构造函数和其它方法 ...

    @Override
    public void mousePressed(MouseEvent e) {
        // 仅仅更新了现有 startPoint 对象的坐标
        startPoint.setLocation(e.getPoint());
    }

    @Override
    public void mouseReleased(MouseEvent e) {
        // 仅仅更新了现有 endPoint 对象的坐标
        endPoint.setLocation(e.getPoint());

        if (object == 0) {
            // 将引用传递给新的 Line 对象
            canvas.addPrimitive(new Line(startPoint, endPoint, temp));
        }
        // ... 其他图形类型 ...
        canvas.repaint();
    }
    // ...
}

当 new Line(startPoint, endPoint, temp) 被调用时，Line 对象的构造函数接收的是 startPoint 和 endPoint 这两个 Point 对象的引用，而不是它们的副本。这意味着，Line 实例内部的 startPoint 和 endPoint 成员变量实际上指向了 Painter 类中定义的相同 Point 对象。因此，当 Painter 中的 startPoint 和 endPoint 在下一次鼠标事件中被 setLocation() 更新时，所有已创建的 Line 对象的坐标也会随之改变。

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解决方案：创建独立的 Point 对象

要解决这个问题，关键在于确保每个绘制的图形对象都拥有其独立的坐标数据，而不是共享同一组可变 Point 对象的引用。这可以通过在每次需要记录新图形的起始点和结束点时，创建新的 Point 实例来实现。

1. 在 mousePressed 和 mouseReleased 中创建新 Point

最直接的修改是在 mousePressed 和 mouseReleased 方法中，为 startPoint 和 endPoint 变量赋值新的 Point 对象，而不是更新现有对象的坐标。

public class Painter implements ActionListener, MouseListener, MouseMotionListener {
    // ... 其他成员变量 ...
    Point startPoint; // 不再初始化为新 Point()，而是在需要时创建
    Point endPoint;   // 不再初始化为新 Point()

    // ... 构造函数和其它方法 ...

    @Override
    public void mousePressed(MouseEvent e) {
        // 每次按下鼠标时，创建一个新的 Point 对象
        startPoint = new Point(e.getPoint());
    }

    @Override
    public void mouseReleased(MouseEvent e) {
        // 每次释放鼠标时，创建一个新的 Point 对象
        endPoint = new Point(e.getPoint());

        if (object == 0) {
            // 将新创建的 Point 对象的引用传递给 Line 构造函数
            canvas.addPrimitive(new Line(startPoint, endPoint, temp));
        }
        // ... 其他图形类型 ...
        canvas.repaint();
    }
    // ...
}

通过这种修改，每次鼠标事件都会生成全新的 Point 对象。当这些新的 Point 对象被传递给 Line 或 Circle 的构造函数时，每个图形实例都会引用到它自己独有的 Point 对象，从而避免了坐标被意外修改的问题。

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2. 防御性编程：在图形构造函数中复制 Point 对象

为了进一步增强程序的健壮性，防止外部对 Point 对象的修改影响到已创建的图形，可以在 Line (或 Circle) 类的构造函数中，对传入的 Point 对象进行深拷贝（即创建新的 Point 实例）。这是一种防御性编程的实践，即使 Painter 类在未来意外地将共享的 Point 引用传递进来，图形对象也能保证其内部坐标的独立性。

修改 Line 类的构造函数如下：

import java.awt.Graphics;
import java.awt.Point;
import java.awt.Color;

public class Line extends PaintingPrimitive{
    Point startPoint; // 不再初始化，由构造函数赋值
    Point endPoint;   // 不再初始化，由构造函数赋值

    public Line(Point start, Point end, Color c) {
        super(c);
        // 在构造函数中创建传入 Point 对象的副本
        this.startPoint = new Point(start);
        this.endPoint = new Point(end);
    }

    public void drawGeometry(Graphics g) {
        System.out.println("draw geo called");
        g.drawLine(startPoint.x, startPoint.y, endPoint.x, endPoint.y);
    }

    // ...
}

通过在 Line 构造函数中 new Point(start) 和 new Point(end)，即使传入的 start 和 end 是共享的引用，Line 实例也会拥有自己独立的 Point 对象副本，从而彻底隔离了外部修改的影响。

paintComponent 方法的注意事项

在 PaintingPanel 的 paintComponent 方法中，有一个 g.drawLine(0,0,100,100); 的测试行。这条线能够正常显示，因为它是在 paintComponent 方法内部直接使用 Graphics 对象绘制的，不依赖于外部存储的 Point 对象引用。这进一步印证了问题不在于 paintComponent 的调用机制，而在于图形数据的存储方式。

另外，g.dispose() 在 paintComponent 内部通常是不需要的，也不建议使用。paintComponent 方法接收的 Graphics 对象是由 Swing 系统提供的，其生命周期由 Swing 管理。手动调用 dispose() 可能会导致后续绘图问题。super.paintComponent(g) 调用会处理清除背景等操作，确保每次重绘时面板内容是干净的。

总结与最佳实践

在 Java Swing 绘图应用中，当处理图形对象的坐标时，务必注意以下几点：

1. 理解对象引用与值拷贝： Java 中对象的赋值和参数传递都是引用传递。如果多个对象共享同一个可变对象的引用，那么对该可变对象的任何修改都会影响到所有引用它的地方。
2. 创建新实例： 当需要为不同的图形对象存储独立的坐标或其他可变数据时，应创建这些数据的新实例（例如 new Point(x, y)），而不是简单地更新现有实例的属性。
3. 防御性编程： 在对象的构造函数中，对传入的可变对象参数进行深拷贝，可以有效防止外部代码对这些参数的修改影响到当前对象的内部状态。
4. paintComponent 的职责： paintComponent 方法的主要职责是根据当前对象的状态来绘制组件。它应该是一个纯粹的渲染方法，不包含任何修改组件状态的逻辑。

通过遵循这些原则，开发者可以构建出稳定、可预测且功能完善的 Java Swing 绘图应用程序。

以上就是解决 Java Swing 绘图只显示最后一个图形的问题：理解对象引用的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！