import javafx.animation.KeyFrame;
import javafx.animation.KeyValue;
import javafx.animation.Timeline;
import javafx.application.Application;
import javafx.beans.property.DoubleProperty;
import javafx.beans.property.SimpleDoubleProperty;
import javafx.scene.Group;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.paint.Color;
import javafx.scene.shape.CubicCurve;
import javafx.scene.shape.Line;
import javafx.stage.Stage;
import javafx.util.Duration;

public class CubicCurveDemo extends Application
{
  @Override
  public void start( Stage stage )
  {
    double startX = 200, startY = 200;
    DoubleProperty controlX1 = new SimpleDoubleProperty( 20 );
    DoubleProperty controlY1 = new SimpleDoubleProperty( 20 );
    DoubleProperty controlX2 = new SimpleDoubleProperty( 400 );
    DoubleProperty controlY2 = new SimpleDoubleProperty( 20 );
    double endX = 300, endY = 200;

    // Linie von [controlX1, controlY1] nach [startX, startY]
    Line line1 = new Line( 0, 0, startX, startY );
    line1.startXProperty().bind( controlX1 );
    line1.startYProperty().bind( controlY1 );
    line1.setStrokeWidth( 2 );

    // Linie von [controlX2, controlY2] nach [endX, endY]
    Line line2 = new Line( 0, 0, endX, endY );
    line2.startXProperty().bind( controlX2 );
    line2.startYProperty().bind( controlY2 );
    line2.setStrokeWidth( 2 );

    // Animierte Kontrollpunkte
    Timeline timeline = new Timeline( new KeyFrame( Duration.millis( 1000 ),
                                        new KeyValue( controlX1, 300 ),
                                        new KeyValue( controlY2, 300 ) ) );
    timeline.setCycleCount( Timeline.INDEFINITE );
    timeline.setAutoReverse( true );
    timeline.play();

    CubicCurve curve = new CubicCurve( startX, startY, 0, 0, 0, 0, endX, endY );
    curve.controlX1Property().bind( controlX1 );
    curve.controlY1Property().bind( controlY1 );
    curve.controlX2Property().bind( controlX2 );
    curve.controlY2Property().bind( controlY2 );
    curve.setFill( null );
    curve.setStroke( Color.BLUEVIOLET );
    curve.setStrokeWidth( 3 );

    stage.setScene( new Scene( new Group( line1, line2, curve ), 450, 300 ) );
    stage.show();
  }

  public static void main( String[] args )
  {
    launch( args );
  }
}

Nicht immer kommen die Bilder vom Datensystem oder aus dem Internet. Mit der Java-Bibliothek lassen sich einfach auch eigene (Buffered)Image-Objekte anlegen. Dazu bieten sich – wieder historisch bedingt – verschiedene Varianten an:

• Jede AWT-Komponente, wie Frame oder Panel, bietet die Methode createImage(…). Die Anweisung Image image = panel.createImage(800, 600); erzeugt ein Image-Objekt mit 800 Pixeln in der Breite und 600 in der Höhe, das mit getGraphics() Zugriff auf den Grafikkontext bietet. Wenn die AWT-Komponente noch nicht angezeigt wurde, liefert createImage(…) die Rückgabe null, sodass hier leicht eine NullPointerException entstehen kann. Auch unterstützen die Bilder keine Transparenz.
• Java 1.2 führte die Klasse BufferedImage ein, die eine Erweiterung der Image-Klasse ist. Image ist eine abstrakte Klasse und BufferedImage eine konkrete nicht abstrakte Unterklasse. Ein zentraler Unterschied ist, dass der Zugriff auf die Pixel von BufferedImage-Objekten einfach ist, weil sie auf der Java-Seite in Byte-Arrays gespeichert sind, dass aber der Zugriff auf die Pixel von Image-Objekten schwierig ist, da Image-Objekte vom Betriebssystem kommen. Bei BufferedImage ist die Manipulation der Pixel einfach. Die Klasse bietet drei Konstruktoren. Beim Erzeugen ist immer ein Bildtyp anzugeben, der über die physikalische Speicherung bestimmt.[1]
• createCompatibleImage(…) über GraphicsConfiguration erzeugt ein BufferedImage und benötigt keinen Bildtyp.

BufferedImage erzeugen lassen

Ein Bild über createCompatibleImage(…) zu erzeugen, hat den großen Vorteil, dass das Daten- und Farbmodell optimal gewählt ist. Der einzige Nachteil dieser Methode ist die große Menge an benötigten Hilfsobjekten – was zusätzliche Schreibarbeit bedeutet:

GraphicsConfiguration gfxConf = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment().
    getDefaultScreenDevice().getDefaultConfiguration();
int width = 600, height = 400;
BufferedImage image = gfxConf.createCompatibleImage( width, height );

Neben createCompatibleImage(int, int) gibt es auch eine Variante, die die Angabe einer Transparenz ermöglicht.

abstract class java.awt.GraphicsConfiguration

• abstract BufferedImage createCompatibleImage(int width, int height)
  Erzeugt ein BufferedImage.
• BufferedImage createCompatibleImage(int width, int height, int transparency)
  Erzeugt ein BufferedImage mit optionaler Transparenz. Das Argument für transparency kann sein: Transparency.OPAQUE (keine Transparenz, der Alpha-Wert ist 1,0), Transparency.BITMASK (Bilddaten sind komplett sichtbar, also opak mit Alpha-Wert 1, oder transparent, also Alpha-Wert 0), Transparency.TRANSLUCENT (Grafik erlaubt das Durchscheinen mit Alpha-Werten von 0,0 bis 1,0).

Das Bild bemalen

Image-Objekte (BufferedImage ist eine Unterklasse) geben über getGraphics() das Graphics-Objekt zurück, mit dem sich das Bild bemalen lässt. Im Fall eines speziellen BufferedImage-Objekts ist es jedoch üblich, die Methode createGraphics() einzusetzen, da sie ein Graphics2D-Objekt – eine Unterklasse von Graphics – liefert, mit dem weitere Zeichenoperationen möglich sind. Außerdem ruft getGraphics() sowieso createGraphics() auf …

Beispiel: Initialisiere ein Bild img mit weiß.

Graphics2D g = img.createGraphics();
g.setColor( Color.WHITE );
g.fillRect( 0, 0, b – 1, h – 1 );

Alternativ kann zum Löschen des Hintergrunds auch g.setBackground(Color.WHITE); g.clearRect(…); verwendet werden.

BufferedImage von Hand erzeugen

Der Konstruktor der Klasse BufferedImage wird mit den Maßen parametrisiert und zusätzlich mit einem Speichermodell für die Bildinformationen. Das ermöglicht die Verwendung von beliebigen Farb- und Speichermodellen:

int h = 400,
    b = 600;
BufferedImage img = new BufferedImage( b, h, BufferedImage.TYPE_INT_RGB );

Das notwendige dritte Argument kennzeichnet den Speichertyp; hier sind die Farben durch je 8 Bit Rot, Grün und Blau abgebildet. Um weitere 2 der über 10 Bildtypen zu nennen: TYPE_USHORT_GRAY (Graubilder) oder TYPE_INT_ARGB (RGB mit jeweils 8 Bit sowie Alpha).

class java.awt.image.BufferedImage
extends Image
implements RenderedImage, Transparency, WritableRenderedImage

• BufferedImage(int width, int height, int imageType)
  Liefert ein neues Hintergrundbild mit den gegebenen Maßen.

---

[1] Details finden Sie unter http://weblogs.java.net/blog/chet/archive/2004/08/toolkitbuffered.html.

Die auf allen Systemen vordefinierten Standardzeichensätze sind etwas dürftig, obwohl die Font-Klasse selbst jeden installierten Zeichensatz einlesen kann. Da ein Java-Programm aber nicht von der Existenz eines bestimmten Zeichensatzes ausgehen kann, ist es praktisch, einen Zeichensatz mit der Installation auszuliefern und dann diesen zu laden; das kann die Font-Klasse mit der statischen Methode createFont(…) sein. Aus einem Eingabestrom liest die Methode den TrueType-Zeichensatz und erstellt das entsprechende Font-Objekt, Bsp.:

Font font = Font.createFont( Font.TRUETYPE_FONT,
                             getClass().getResourceAsStream( „/NASALIZA.TTF“) );

Das erste Argument ist immer Font.TRUETYPE_FONT. Das zweite Argument bestimmt den Eingabestrom zur Binärdatei mit den Zeichensatzinformationen. Die Daten werden ausgelesen und zu einem Font-Objekt verarbeitet.

Waren die Beschreibungsinformationen in der Datei ungültig, so erzeugt die Font-Klasse eine FontFormatException(„Unable to create font – bad font data“). Dateifehler fallen nicht darunter und werden extra über eine IOException angezeigt. Der Datenstrom wird anschließend nicht wieder geschlossen.

An dieser Stelle verwundert es vielleicht, dass die Arbeitsweise der statischen Methode createFont(…) der des Konstruktors ähnlich sein müsste, aber der Parameterliste die Attribute fehlen. Das liegt daran, dass die Methode automatisch einen Zeichensatz der Größe 1 im Stil Font.PLAIN erzeugt. Um einen größeren Zeichensatz zu erzeugen, müssen wir ein zweites Font-Objekt anlegen, was am einfachsten mit der Methode deriveFont(…) geschieht.

class java.awt.Font
implements Serializable

• static Font createFont(int fontFormat, InputStream fontStream)
  throws FontFormatException, IOException
  Liefert ein neues Zeichensatzobjekt in der Größe von einem Punkt und mit keinem besonderen Stil.

Soll nicht direkt der Font verwendet werden, sondern soll der Zeichensatz unter seinem Namen in den Namensraum gelegt werden, sodass er später auch über den Font-Konstruktor gefunden werden kann, lässt er sich mit registerFont(Font) anmelden. Das sieht etwa so aus:

GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment().registerFont( font );

https://www.paypal-engineering.com/2013/11/22/node-js-at-paypal/

Die unterschiedlichen Klassen für die geometrischen Formen aus dem Java 2D-Paket besitzen Methoden, um zum Beispiel festzustellen, ob ein Punkt in einer Form liegt.

interface java.awt.Shape

• boolean contains(int x, int y )
• boolean contains(Point2D p)
  Liefert true, wenn der Punkt in der Form liegt.
• boolean contains(int x, int y, int w, int h)
• boolean contains(Rectangle2D r)
  Liefert true, wenn das beschriebene Rechteck komplett in der Form liegt.

Besonders praktisch ist die Methode contains(…) für Polygone.[1] Sie arbeitet aber nur korrekt für Punkte innerhalb der eingeschlossenen Fläche. Bei Abfrage von Punkten, die den Eckpunkten entsprechen, kommen immer sehr willkürliche Werte heraus – und genauso bei der Abfrage, ob die Punkte auf der Linie zum Innenraum gehören oder nicht.

Die Klasse Point2D berechnet den Abstand zweier Punkte mit den Methoden:

• double distance(double PX, double PY)
• static double distance(double X1, double Y1, double X2, double Y2)
• double distance(Point2D pt)
• double distanceSq(double PX, double PY)
• static double distanceSq(double X1, double Y1, double X2, double Y2)
• double distanceSq(Point2D pt)

Verwandte Methoden zur Berechnung des Abstands eines Punktes zur Line bietet auch Line2D:

• double ptLineDist(double PX, double PY)
• static double ptLineDist(double X1, double Y1, double X2, double Y2, double PX, double PY)
• double ptLineDist(Point2D pt)
• double ptLineDistSq(double PX, double PY)
• static double ptLineDistSq(double X1, double Y1, double X2, double Y2, double PX, double PY)
• double ptLineDistSq(Point2D pt)
• double ptSegDist(double PX, double PY)
• static double ptSegDist(double X1, double Y1, double X2, double Y2, double PX, double PY)
• double ptSegDist(Point2D pt)
• double ptSegDistSq(double PX, double PY)
• static double ptSegDistSq(double X1, double Y1, double X2, double Y2, double PX, double PY)
• double ptSegDistSq(Point2D pt)

Die relativeCCW(…)-Methoden von Line2D können herausfinden, ob der Punkt rechts oder links einer Linie liegt. Ob sich zwei Linien schneiden, ermitteln zwei überladene Line2D-Methoden intersectsLine(…). Neben der Objektmethode testet die mit acht Parametern gesegnete statische Methode linesIntersect(…), ob zwei Liniensegmente sich schneiden. Zwei allgemeine intersects(…)-Methoden deklariert die Schnittstelle Shape, doch bei diesen Methoden aus Line2D geht es darum, ob eine Form ein Rechteck schneidet. intersectsLine(…) bietet auch Rectangle2D und meldet damit, ob ein Rechteck eine Linie schneidet.

Genau das Gegenteil vom Schnitt ist die Vereinigung. So legt die Methode union(Rectangle2D src1, Rectangle2D src2, Rectangle2D dest) von Rectangle2D zwei Rechtecke zusammen, wobei ein neues Rechteck entsteht, das die äußersten Koordinaten der beiden Ursprungsrechtecke besitzt. Die Methode outcode(double, double) ist ebenfalls interessant, da sie über eine Bit-Maske in der Rückgabe angibt, wo ein außerhalb des Rechtecks befindlicher Punkt steht, also etwa OUT_BOTTOM, OUT_LEFT, OUT_RIGHT, OUT_TOP.

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[1] Ob ein Punkt im Polygon ist, entscheidet der Gerade/Ungerade-Test (http://en.wikipedia.org/wiki/Point_in_polygon).

Eine schöne Geschichte dazu bereitet ein Blog-Post http://exple.tive.org/blarg/2013/10/22/citation-needed/ auf.

… und helft auf diese Weise die Katastrophe in den Philippinen (und anderswo) in den Griff zu bekommen.