JavaFX 架构与框架 (译)

原文地址：http://download.oracle.com/javafx/2.0/architecture/jfxpub-architecture.htm

JavaFX 2.0平台是基于Java技术的富客户端平台。它使应用程序开发者更加容易的开发和部署跨平台的富互联网应用（RIA）。JavaFX 2.0文档包含了JavaFX 2.0所提供的功能的概述。

图1描述了JavaFX 2.0平台的架构组件。后面的部分将对每个组件进行逐一的描述。在JavaFX通用API的下面是用来运行JavaFX代码的引擎。这个引擎包括如下子组件：JavaFX高性能图形引擎（Prism）；新的更小但更有效率的窗体系统(Glass)；媒体引擎和Web引擎。虽然这些组件不是包括在外的，可是他们的描述能帮助你更好地理解JavaFX应用是如何运行的。

图1 JavaFX 2.0 架构图

场景（Scene Graph）

JavaFX的场景（Scene Graph）是JavaFX应用程序建立的开始点。它是一棵层次树，其每一个节点都表明了一个应用程序UI的视觉元素。它能够处理输入并被渲染。

在场景中的一个元素叫作节点（node）。每一个节点都有其ID，样式类别和包围盒（不熟悉计算机图形学.....原文为bounding volume，我挺想翻译为基准线或者轮廓线的）。在场景中的每一个节点都有一个惟一的双亲节点和零到多个孩子结点。一个节点还能够包含：

l  效果（Effect），好比模糊或阴影效果

l  透明

l  变换

l  事件处理（好比鼠标、键盘或其余输入方式）

l  应用程序定义的状态

不一样于Swing或者AWT，JavaFX的场景除了包含控制、布局管理器、图像和媒体外，也有基本图元，如矩形或者文字。

对于大多数用户来讲，场景简化了用户实现UI的工做，特别是用户实现富UI的时候。在场景中绘制各类图形能够被快捷地完成，并且可使用如XML文档同样的声明式方法。

javafx.scene API容许建立和定义许多种内容，如：

l  节点（Nodes）：2D或者3D的图形、图像、媒体、嵌入式web浏览器、文字、UI控件、图标、组和容器。

l  状态（State）：变换（节点的位置和方向），视觉效果和其余内容的视觉状态。

l  动画（Animation）：场景对象在一段时间中的属性变化

l  效果（Effects）：能够修改场景节点的外观，如模糊、阴影和颜色调整。

你能够从Working with the JavaFX Scene Graph文档获取更多的信息。

为实现JavaFX特征提供的Java API

如图1中的最顶层显示的那样，JavaFX 2.0平台包括一组完整的公共API。这些API为建立富客户端应用提供无可比拟的自由度和灵活性。JavaFX平台将Java平台的如身临其境般的媒体功能融入直观的一站式综合开发环境之中。这些新的Java API实现了JavaFX的如下特色：

l  容许使用强大的Java语言特征，如泛型、注解和多线程技术

l  对于Web开发人员，JavaFX提供使用动态语言编写方式，如使用JRuby、Groovy和JavaScript

l  容许Java开发人员使用其余的系统语言去编写庞大复杂的JavaFX应用，如Groovy

l  容许使用与JavaFX脚本语言相似的绑定机制（binding）。这包括提供高性能的延迟绑定机制，绑定表达式和序列表达式，部分绑定重求值（不理解....）。其余语言（如Groovy）可使用如JavaFX脚本语言同样的绑定库来实现语法级别的绑定。

l  JavaFX扩展了Java集合库，加入了observable lists和maps。这容许应用程序将UI和数据模型进行链接，UI能够观测数据模型的改变并进行直接更新。

JavaFX 2.0 API和编程模型是JavaFX 1.x的延续。大部分JavaFX API都与Java直接相连。一些API已经根据JavaFX 1.x使用者的反馈进行了更新（包括性能和易用性的提高），如布局管理（Layout）和媒体（Media）。并且JavaFX 2.0更加支持Web标准，如可使用CSSS做为样式控制和使用无障碍规范创建ARIA。更多的Web标准也正在审核之中。

图形系统

在图1中用蓝色的部分是JavaFX图形系统。它是JavaFX场景层的下层细节实现。它为2D和3D的场景提供支持。当系统的图形硬件设备没法支持硬件渲染的时候，它提供软件渲染支持。

在JavaFX平台上实现了两个图形加速管道：

l  Prism：Prism处理渲染工做。他的渲染工做，包括3D渲染，均可以运行在硬件和软件渲染单元之上。它负责处理光栅和渲染JavaFX场景。基于所使用的设备的不一样，可能有如下的渲染途径：

n  在Windows XP和Vista下使用DirectX 9

n  在Windows 7下使用DirectX 11

n  在Mac,Linux,嵌入式系统上使用OpenGL

n  若是硬件加速不可用，使用Java2D

若是可用时，全部的硬件加速途径都将被使用。但若是不可用，Java2D渲染途径将被使用。这是因为该渲染技术已经包含在JRE中。这可能在进行3D场景处理时很重要，可是一旦硬件渲染途径可用，性能就会比较好。

l  Quantum Toolkit：Quantum Toolkit将Prism和Glass窗口工具结合在一块儿并使在整个JavaFX层次结构中上层组件可用。它也同时管理着与事件处理相对的渲染线程规则。

Glass窗口工具

在图1中间所示的Glass窗口工具是JavaFX 2.0图形栈中最底层的框架。他的主要责任是提供本地系统服务，好比说控制窗口，计时器或外观。它做为平台依赖层衔接着JavaFX平台和操做系统。

Glass工具包也为事件队列提供管理功能。不一样于AWT管理其自身所具备的事件队列，Glass工具包使用操做系统事件队列去管理线程。一样不一样于AWT的是，Glass工具包与JavaFX应用运行于同一线程。而在AWT中，原生AWT运行于一个线程而Java层次运行于另外一个线程。这样会带来许多问题，而JavaFX使用单一JavaFX线程来解决这类问题。

线程

任什么时候候，整个JavaFX系统都运行于两个以上的线程：

l  JavaFX应用程序线程（JavaFX Application Thread）：这是JavaFX应用开发人员所要使用的主要线程。任何“活着的”场景（指场景是窗口的一部分）都只能从这个线程访问。然而，场景也能够从后台线程建立，这使得开发人员能够从后台线程建立复杂的场景而同时保证“活着的”场景中的动画平滑而快速地播放。JavaFX应用程序线程与Swing或AWT得事件派发线程（EDT）不一样，因此当把JavaFX代码嵌入Swing应用中时，必须格外小心。

l  Prism渲染线程（Prism Render Thread）：这个线程只处理渲染工做，而不干预事件派发线程。它容许第N帧播放时的同时，N+1帧正在被处理。这种能力对于提升并发处理能力有着极大地好处，尤为是在现代的多处理器系统中尤其出色。Prism渲染线程也能够开启多个光栅线程去帮助分担渲染工做。

l  媒体线程（Media Thread）：这个线程运行于后台并经过JavaFX应用程序线程所使用的场景来同步最新的帧。

脉搏（Pulse）

脉搏（Pulse，先这么翻译吧，等官方翻译出来再修改，其本质就是Repaint信号）是JavaFX应使用Prism去同步场景和场景中的元素状态的标志。脉搏的最大速度为60帧/秒（FPS），并且不管什么时候只要场景中的动画进行，那么就会发送脉搏通知。即便动画没有进行，当场景发生改变，也会发送脉搏通知。例如，当一个按钮的位置发生了变化，那么就会安排一个脉搏通知。

当发送脉搏信号后，场景中的元素的状态就会根据渲染层进行同步。脉搏可使应用程序开发者对于事件进行异步处理。这个重要的特色使得系统能够在一个脉搏来临前将事件进行批量处理。

布局管理和CSS也关联于脉搏信号。场景的众多变化可能致使屡次布局或CSS的更新，这种更新会致使性能的下降。JavaFX系统会自动地在每次脉搏信号来临时将CSS或布局进行发送，从而避免系统性能降低。应用程序开发人员也能够手动触发布局或CSS变动通知的发送。

Glass窗口工具负责使用高性能的系统原生计时器来发送脉搏信号。

媒体与图像

JavaFX媒体功能是经过javafx.scene.media API实现的。JavaFX提供显示和音频媒体功能。支持MP3，AIFF，WAV音频文件和FLV视频文件。JavaFX媒体功能由三个组件提供：媒体对象表明着媒体文件，媒体播放器用来播放媒体文件，媒体视图是表明着媒体的节点。

在图1中绿色的部分是媒体引擎组件，这部分已经在JavaFX 2.0中被彻底从新设计了，增长了性能和稳定性，并提供了跨平台一致性。你能够阅读Incorporating Media Assets into JavaFX Applications文档来获取更多的信息。

嵌入式浏览器

JavaFX嵌入式浏览器是JavaFX新的UI组件，它经过API提供了Web显示和访问的所有功能。图1中橙色的部分是基于WebKit的Web引擎组件（WebKit是一款支持HTML5、CSS、Javascript、Dom和SVG的开源Web浏览器引擎）。它使开发人员能够在他们的Java应用中实现如下功能：

l  渲染本地或远程的HTML内容

l  支持历史功能，并提供前进和后退导航

l  从新载入内容

l  向Web组件增长效果

l  编辑HTML内容

l  执行JavaScript命令

l  处理事件

这个嵌入式浏览器组件包括一下的类：

l  WebEngine 提供基本的Web页访问功能

l  WebView 封装了一个WebEngine对象，可将HTML内容放入应用程序场景中，并提供域和方法来应用效果和变换。它是Node类的子类。

你能够阅读Adding HTML Content to JavaFX Applications文档来获取更多的关于JavaFX嵌入式浏览器的细节。

CSS

在JavaFX中CSS提供了对于JavaFX中UI应用定制样式而无需改变代码的能力。CSS能够被异步地应用于任何JavaFX场景中的节点。JavaFX CSS样式也能够在运行期间被简单地赋予场景，并容许动态修改应用程序外观。

图2显示了同一应用程序在两个不一样CSS样式下的效果：

图2 CSS样式范例

JavaFX CSS基于W3C CSS ver2.1版本规范与如今正在使用的ver3版本的一部分。JavaFX CSS可使用任何CSS解析器，甚至那些不支持JavaFX扩展的部分的。这样能够将为JavaFX和为其余目的（如HTML页）所写的CSS混合为一个文件。因为JavaFX具备轻微不一样的词法，全部的JavaFX属性名都以“-fx-”开头，包括那些可兼容于标准HTML的CSS。

你能够阅读 Skinning JavaFX Applications with CSS文章来获取更多的信息。

UI控件

JavaFX中UI控件能够经过使用场景中的节点的API来实现。它们从JavaFX平台的丰富的可视化特色中得到优点并在跨平台时有着轻微的不一样。JavaFX CSS容许为UI控件定制主题和皮肤。

图3显示了一些如今支持的控件。新的控件，如TitlePane或Accordion，都将在JavaFX 2.0 SDK中被引入。这些控件位于javafx.scene.control包中。

图3 JavaFX UI控件范例

你能够阅读Using JavaFX UI Controls文档和API文档中的javafx.scene.control 包来获取更多的细节信息。

布局

布局容器或窗格可被用于在JavaFX应用程序场景中动态、灵活地管理UI控件。JavaFX布局API包括如下容器类，这些类能够自动进行布局：

l  BorderPane将其内容节点分布于上、下、左、右、中间位置。

l  HBox将其内容节点水平布局于一行中

l  VBox将其内容节点垂直布局于一列中

l  StackPane将其内容节点以从后到前的顺序布局于一个栈中

l  GridPane容许开发人员建立灵活行列数目的格子，并在格子中存放内容节点

l  FlowPane将其内容节点在水平方向或垂直方向上按顺序布局，并以特定宽度和高度的边界进行包裹。

l  TilePane将其内容节点布局于一致大小的单元中。

l  AnchorPane容许开发人员在上下左右或者中间建立锚节点。

在JavaFX应用中，想要实现但愿的布局效果，能够综合使用不一样的容器。

你能够阅读Working with Layouts in JavaFX文献或查看API中的javafx.scene.layout包来获取更多信息。

2D和3D变换

在JavaFX场景中的每一个节点均可以使用javafx.scene.transform（原文这里应该是打错了）进行二维坐标变换：

l  平移变换（translate）：将一个节点从一个地方根据初始位置移动到另外一个地方

l  拉伸变换（scale）：将一个节点根据缩放因子进行缩放

l  扭曲变换（shear）：将一个节点根据不垂直的x、y轴进行旋转。

l  旋转变换（rotate）：将一个节点根据场景中的某个点进行旋转

l  仿射变换（affine）：（若干balabala...看计算机图形学教材吧...）该变换不该被直接使用，而是应该使用Translate、Scale、Rotate、Shear来代替。

你能够阅读Applying Transformations in JavaFX文档或查看API中javafx.scene.transform包来获取更多信息。

视觉效果

在JavaFX场景中使用视觉效果能够提高JavaFX应用的观赏度。JavaFX效果主要是基于图像点的，所以他能够应用于场景中的一组节点，像图像同样渲染节点并对其应用指定效果。

在JavaFX中有一些视觉效果，下面是一部分：

l  阴影（Drop Shadow）：在给定的内容背后渲染阴影。

l  反射（Reflection）：在内容的下面渲染反射效果

l  光照（Lighting）：模拟光源照射在给定的内容上，能够将扁平的对象变得更加真实，3D化。

在Creating Visual Effects文档中有更多的如何使用视觉效果的例子。更多的视觉效果类参见API文档中的javafx.scene.effect包。

部署

JavaFX应用能够经过三种不一样的方式被部署于桌面或在浏览器中：

l  独立（Standalone）：JavaFX应用被安装在本地磁盘中，并经过双击JAR文件来启动。当用户无需进行线上访问或应用没有线上功能时，这种模式是最理想的。

l  浏览器（Browser）：在这种模式下，JavaFX应用被嵌入一个Web页中并随着Web页被访问而自动启动。它能够跟Web页中JavaScript进行交互。

l  网页启动（Web Start）：这种模式下，用户下载应用程序并在本地运行。一旦被下载，用户在此以后就能够经过双击JNLP文件来启动应用。

你能够阅读Deploying JavaFX Applications document文档来查看更多关于三种模式和如何准备JavaFX应用部署的信息。