Java绘制图像

介绍

Java 通过其Graphics和Graphics2D类提供了强大的 2D 图形功能。这些功能使您能够加载图像并以灵活和高性能的方式绘制到组件上。本文将介绍在 Java 中绘制图像的关键概念，包括：

加载和绘制图像
绘制子图和变换图像
应用滤镜和透明度
优化图像性能

提供了代码示例来演示关键概念。示例使用 Java 8，但如果适用，还会注意到较早版本的差异。

基本图像绘制

在 Java 中绘制图像的基本方法是使用Graphics.drawImage()方法：

1Graphics.drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer);

这将在位置(x, y)绘制完整的图像。如果异步加载，ImageObserver在图像加载完成时会被通知。

以下是加载和绘制图像的示例：

1// Load image
2Image image = Toolkit.getDefaultToolkit().getImage("image.png");
3
4// Draw image when loaded
5graphics.drawImage(image, 0, 0, this);

在 Java 8 之前，Component.paint()需要在绘制图像之前检查图像是否完全加载。使用 Java 8 及以上版本，不再需要进行此检查。

绘制子图像

要仅绘制图像的一部分，请指定源矩形和目标矩形：

1graphics.drawImage(image, dx1, dy1, dx2, dy2, sx1, sy1, sx2, sy2, observer);

源坐标(sx, sy)和目标坐标(dx, dy)定义了矩形的左上角和右下角点。这样可以轻松地进行裁剪和缩放图像。

例如，要绘制图像的左上象限，将其拉伸以填充整个组件：

1int width = image.getWidth();
2int height = image.getHeight();
3
4// Draw top left quadrant, scaled to full size
5graphics.drawImage(image, 0, 0, width, height, 0, 0, width/2, height/2, null);

图像转换

Graphics2D 通过类似 AffineTransformOp 和 ConvolveOp 这样的类提供了强大的图像过滤选项。这些选项可以以多种方式转换图像，例如：

锐化/模糊
重新映射颜色
改变亮度/对比度
翻转/旋转

这里有一个减少不透明度以创建透明叠加效果的示例：

 1// Create ARGB image
 2BufferedImage image = ImageIO.read(...);
 3
 4// Make image 50% transparent
 5float[] scales = {1f, 1f, 1f, 0.5f};
 6float[] offsets = {0, 0, 0, 0};
 7RescaleOp op = new RescaleOp(scales, offsets, null);
 8
 9// Draw filtered image
10graphics.drawImage(image, op, ...);

各种 BufferedImageOp 过滤器允许您应用效果而无需手动处理像素数据。

透明度和 Alpha 通道

为了启用透明度或组合图像，请创建具有 Alpha 通道的 BufferedImage 实例：

1BufferedImage image = new BufferedImage(w, h, BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);

Alpha 通道控制每个像素的不透明度。它的范围从 0（透明）到 255（不透明）。

图形上下文将组合和混合这样的图像，从而允许透明叠加。这是一个将两个部分透明图像叠加在一起的示例：

 1// Load background image
 2BufferedImage bgImage = ImageIO.read(...);
 3
 4// Load overlay image
 5BufferedImage overlayImage = ImageIO.read(...);
 6
 7// Reduce overlay opacity to 50%
 8RescaleOp op = new RescaleOp(...);
 9overlayImage = op.filter(overlayImage, null);
10
11// Draw background first, then overlay
12graphics.drawImage(bgImage, 0, 0, null);
13graphics.drawImage(overlayImage, 0, 0, null);

这样渲染出两个图像混合在一起。

优化图像性能

在处理多张图像时，有一些优化性能的技巧：

最小化解码 - 对于不会改变的静态图像，解码一次并缓存渲染的图像。
使用 VolatileImage - 这可以提高频繁更新图像的渲染性能。
异步加载 - 在后台线程上解码图像数据，以避免阻塞用户界面。

这里有一个异步加载图像的示例：

 1// Load images in background
 2ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
 3Future<Image> future = executor.submit(() -> {
 4  return ImageIO.read(new File("image.png"));
 5});
 6
 7// Draw when ready
 8if(future.isDone()) {
 9  graphics.drawImage(future.get(), ...);
10}