深入探究JFreeChart

openkk 9年前
     <p>1  简介<br /> <br /> JFreeChart 是 SourceForge.net 上的一个开源项目,它的源码和 API 都可以免费获得。 JFreeChart 的功能非常强大,可以实现饼图 ( 二维和三维 ) ,  柱状图  ( 水平 , 垂直 ), 线图 , 点图 , 时序图 , 甘特图 ,  股票行情图 , 混和图 ,  温度计图 ,  刻度图等常用商用图表,   图形可以导出成 PNG 和 JPEG 格式,同时还可以与 PDF 和 EXCEL 关联,支持对图形的放大、缩小,支持常见图形的 3D 显示。<br /> 2 图形 对象的处理<br /> 2 .1 JFreeChart对象<br /> <br /> JFreeChart 可以生成很多图形对象,它的工厂类提供了 33 个工厂方法用于生成不同的图形对象(具体的工厂方法可以参见 JFreeChart 的 API 手册或者源码中的 ChartFactory 类 )。              JFreechart 对图形对象的抽象具体化。图形对象( JFreeChart ),由 Title( 主标题 ) , SubTitle (子标题 ) , Plot (图形的绘制结构)等几个主要对象组成。各个组成部分如下图所示:<br /> <br /> 这是一个 JFreeChart 对象,上面的“ chart 标题”是 Title 对象,中间区域是 Plot 对象(包括绘图区域和坐标轴区域),下面的区域是 LegendTitle 对象,是一种 SubTitle 对象。<br /> <br /> 每个 JFreeChart 对象只能有 1 个 Title 对象, 1 个 Plot 对象,可以有多个 SubTitle 对象。 JFreeChart 对象可以进行的操作有:背景的设置(背景颜色、背景图片、透明度等)、边框的设置(是否可见、笔画、 Paint 等)、渲染方式的设置、标题对象的设置、子标题对象的增删查操作。(本文中的所有操作都不提供代码级的介绍,可参见 API 手册或者源码)<br /> 2 .2 主标题对象<br /> <br /> 主标题对象是 TextTitle 类型,可以进行的操作有:背景设置、字体设置(字体类型、颜色、内容、对齐方式等操作)、 tooltip 设置、 URL 设置。<br /> 2 .3 Plot 对象<br /> <br /> Plot 对象是图形的绘制结构对象。 JFreeChart 中含有很多不同的 Plot 对象,每一种图形对象中的 Plot 对象都在实例化的时候创建。所有的 Plot 共有的操作有:背景设置(背景颜色、背景图片、透明度等)、前景透明度设置、无数据存在情况的设置(显示的字符内容、显示的字体、显示的 Paint )、放大缩小比例的设置,大部分 Plot 对象还有设置 Datset 、设置 Renderer 对象操作。<br /> <br /> JFreeChart 中有 18 种 Plot 抽象类的具体实现类。 Plot 的具体实现类主要由以下重要对象组成: Renderer 对象(图形的绘制单元——绘图域) Datset (图形的数据源), DomainAxis (区域轴,相当于 x 轴), RangeAxis (范围轴,相当于 y 轴)。不同的 Plot 对象组成方式不尽相同,有的不含有 Renderer 对象,比如 CompassPlot 、 ContourPlot 、 MultiplePiePlot 、 PiePlot 等,有的不含有 DomainAxis 、 RangeAxis 对象,另外除了 FastScatterPlot 类都含有 Datset 对象, FastScatterPlot 使用 float 的二维数组充当数据源。尤其说明一点,饼状图相关的 Plot 对象( MultiplePiePlot 、 PiePlot 、 PiePlot3D 、 RingPlot )中都不含有 Renderer 对象、 DomainAxis 对象、 RangeAxis 对象。<br /> <br /> 一般来说, Datset 对象存储数据模型, Renderer 对象存储显示模型, Plot 对象根据 Datset 对象、 Renderer 对象完成画图操作。<br /> <br /> 仍以上面的图形讲解 Plot 对象的组成。<br /> <br />    上图的中间区域是是一个 XYPlot 对象。其中的折线部分即是图形的绘制单元 Renderer 对象。 X 轴是 DomainAxis , y 轴是 RangeAxis ,其中 Datset 对象属于数据模型范畴,是 UI 不可见对象。该图中的 plot 背景色、网格线的各种设置可以通过 XYPlot 对象本身完成。<br /> <br />        下面讲解 Renderer 对象、 Axis 对象( X 轴、 y 轴都属于 Axis 对象), Datset 对象在后续章节中专门讲解。<br /> 2 .3.1 Renderer对象<br /> <br /> Renderer 对象是图形的绘制单元。 JFreeChart 提供了两个接口 CategoryItemRenderer 和 XYItemRenderer 、 1 个抽象类 AbstractRenderer 供具体的 Renderer 类实现,给出了将近 50 种具体实现类。<br /> <br /> 一般来说 Renderer 对象可进行的操作有:对 item label (下图中的柱状图上的红色数字即为 item label 的示例)的默认设置( item label 的产生方式、是否可见、字体、 Paint 、正反向 item label 的位置设置等)、绘制图形的边框默认设置( Paint 、笔画、是否可见等)、绘制图形的默认设置(形状、笔画、是否可见、对应的图例中是否可见等,折线图还有线条是否可见、折点图形是否可见、折点图形是否填充、折点图形的形状、对应的图例中线条是否可见、图形是否可见、整体是否可见等)、以及对指定 item label 的设置、指定绘制图形的设置。可以说和具体绘制的图形相关的属性都可以通过 Renderer 对象设置。<br /> <br /> 不同的 Renderer 的实现类实现了不同的显示方式,在含有 Renderer 对象的 JFreeChart 对象中, R enderer 对象决定了JFreeChart对象的显示方式。例如:柱状图的Plot对象中默认的Renderer对象是 CategoryItemRenderer 对象,通过设置 Plot 对象的Renderer对象 为 LineAndShapeRenderer ,则柱状图变为线图。使用中一般不需要显式的实例化一个 R enderer 对象,一般通过 JFreeChart 对象的 Plot 对象调用现有的 R enderer 对象进行重新设置等操作。<br /> 2 .3.2 Axis对象<br /> <br /> JFreeChart 提供了两种类型的坐标轴: CategoryAxis (等级轴)和 ValueAxis (值轴), ValueAxis 又有 3 个子类: DateAxis (时间轴)、 NumberAxis (数字轴)、 PeriodAxis (时期轴)。这些坐标轴还有更详细的子类,不再一一列举<br /> <br /> Axis 对象可进行的操作有:标题的设置(内容、字体、Paint、显示角度等)、坐标线的设置(笔画、Paint、是否可见等)、刻度线的设置(是否可见、笔画、Paint、位于绘图区域的长度、位于绘图区域外的长度等)、刻度标示的设置(笔画、Paint、字体、与轴的距离等)、坐标轴范围设置等。<br /> <br /> CategoryAxis 对象还可以进行的操作有: 刻度标示间距 设置( 最小间距、最大间距、指定间距)等。<br /> <br /> ValueAxis 对象可进行的操作有:轴端设置(显示的图形形状)、范围设置(是否自动产生范围、自动产生的最小范围、最大范围、指定确定范围、指定范围大小等)、间隔设置(是否自动产生间隔、指定间隔)等。<br /> <br /> DateAxis 对象还有对时间刻度显示格式的设置操作。<br /> 2 . 4 子标题对象<br /> <br />     子标题对象是 Title 类型的对象,一个JFreeChart可以有多个子标题对象。JFreeChart提供了5种Title的实现,可以是图片、文本、图例等的形式。</p>    <p>3  数据源处理<br /> <br /> JFreeChart 中的数据源是DataSet接口类型。该接口有三个主要的子类接口:CategoryDataset、PieDataset、SeriesDataset<br /> <br /> CategoryDataset 接口的实现类基本上都维护了一个三元组<value,row,col>的列表结构。不同的实现类中value 的类型不相同。<row,col>唯一确定一个三元组。CategoryDataset的实现类提供对这个三元组的增删改查操作。<br /> <br /> PieDataset 接口有两个主要的实现类:CategoryToPieDataset 、DefaultPieDataset。PieDataset接口的实现类基本上都维护了一个二元组<key,value>的列表结构。Key唯一确定一个二元组。CategoryDataset的实现类提供对这个二元组的增删改查操作。CategoryToPieDataset中的二元结构列表通过对CategoryDataset类型的对象指定行或者列转化过来。DefaultPieDataset直接维护一个二元结构列表。<br /> <br /> SeriesDataset 接口的实现类基本上都维护了一种特定数据结构的列表。以TimeSeriesCollection为例。它维护一个TimeSeries对象列表,提供对该列表的增删查操作。每个TimeSeries对象维护一个<time,value>列表,提供对该列表的增删改查操作。<br /> 三 JFreeChart 中对常见图形的处理<br /> <br />        JFreeChart 并不存在多个不同的类来生成不同的图形。所有的图形都是具体类 JFreeChart 的实例化对象,初始化 JFreeChart 对象的时候通过指定不同的 Plot 实现类就可以显示出不同的图形。不同的 Plot 实现类具有不同的 Renderer 对象、 Axis 对象、 Dataset 对象。<br /> <br />        JFreeChart 提供工厂类 ChartFactory 方便使用者生成各种不同的图形。 ChartFactory 类的各个工厂方法中实现对具体 Plot 的指定以及对类 JFreeChart 构造函数的调用。<br /> <br />        下面以常用图形说一下常用的使用流程(大部分的操作讲的并不全面,比如 JFreeChart 可能提供了很多增加、修改数据的方式,下文中可能只列举一种)。<br /> 1 柱状图<br /> <br /> ( 1 )平面柱状图<br /> <br />        生成柱状图操作:<br /> <br />        JFreeChart chart = ChartFactory.createBarChart(<br /> <br />                       String title,                 // 图标题<br /> <br />                 String categoryAxisLabel,     //x 轴标题<br /> <br />                 String valueAxisLabel,       //y 轴标题<br /> <br />                 CategoryDataset dataset,      // 数据源<br /> <br />                 PlotOrientation orientation,    // 显示方向<br /> <br />                  boolean legend,             // 是否显示图例<br /> <br />                  boolean tooltips,            // 是否显示 tooltip<br /> <br />                  boolean urls) ;              // 是否指定 url<br /> <br /> 平面柱状图的 Plot 对象是 CategoryPlot 类型。 CategoryPlot 对象的 x 轴是 CategoryAxis 对象, y 轴是 NumberAxis 对象,绘制单元是 BarRenderer 对象,数据源是 CategoryDataset 对象。<br /> <br />  <br /> <br /> 获取 CategoryPlot 对象操作为:<br /> <br /> CategoryPlot plot = ( CategoryPlot ) chart.getPlot(); 或者<br /> <br /> CategoryPlot plot = chart.getCategoryPlot();<br /> <br /> 获取绘制单元操作:<br /> <br />        BarRenderer renderer = (BarRenderer) plot.getRenderer();<br /> <br /> 获取 x 轴的操作:<br /> <br /> CategoryAxis xAxis = ( CategoryAxis ) plot.getDomainAxis();<br /> <br /> 获取 y 轴操作:<br /> <br /> NumberAxis yAxis = (NumberAxis) plot.getRangeAxis();<br /> <br /> 获取数据源:<br /> <br /> CategoryDataset dataset=plot.getDataset();<br /> <br />  <br /> <br />        柱状图可以接受一切 CategoryDataset 类型的数据源,下面讲解一下常用的 CategoryDataset 类型 DefaultCategoryDataset 的使用方式<br /> <br /> 实例化:<br /> <br /> DefaultCategoryDataset dataset = new DefaultCategoryDataset();<br /> <br /> 增加数据<br /> <br /> dataset .addValue(double value, Comparable rowKey, Comparable columnKey) ;<br /> <br /> 删除数据:<br /> <br />        dataset .removeValue(Comparable rowKey, Comparable columnKey);<br /> <br />        或者<br /> <br />        dataset. removeColumn(int columnIndex);<br /> <br />        或者<br /> <br />        dataset. removeColumn(Comparable columnKey);<br /> <br />        对行同样有上述两种删除方式,不在列举。<br /> <br /> 修改数据:<br /> <br />        dataset. setValue(double value, Comparable rowKey, Comparable columnKey);<br /> <br /> 查询数据 :<br /> <br /> 对 plot 对象、绘制单元、 x 轴、 y 轴的显示特性修改不再一一介绍。<br /> <br /> ( 2 ) 3D 柱状图<br /> <br />        对应的工厂方法为 createBarChart3D ,该方法的参数与平面柱状图相同。 3D 柱状图的 Plot 对象是 CategoryPlot 类型。 CategoryPlot 对象的 x 轴是 CategoryAxis3D 对象, y 轴是 NumberAxis3D 对象,绘制单元是 BarRenderer3D 对象,数据源是 CategoryDataset 对象。<br /> <br />        具体使用以及操作与平面柱状图雷同,不在详述。<br /> 2 饼状图<br /> <br /> (1) 平面饼状图<br /> <br /> 生成平面饼状图:<br /> <br /> JFreeChart chart = ChartFactory. createPieChart(String title, // 图标题<br /> <br />                           PieDataset dataset,       // 数据源<br /> <br />                           boolean legend,         // 是否显示图例<br /> <br />                           boolean tooltips,         // 是否显示tooltip<br /> <br />                           boolean urls) ;          // 是否指定url<br /> <br /> 平面饼状图的Plot对象是PiePlot类型。PiePlot对象没有x轴对象、y轴对象、绘制单元对象,数据源是PieDataset对象。<br /> <br />  <br /> <br /> 获取PiePlot对象操作为:<br /> <br /> PiePlot plot = (PiePlot) chart.getPlot();<br /> <br /> 获取数据源:<br /> <br /> PieDataset dataset= plot .getDataset();<br /> <br />  <br /> <br /> 饼状图可以接受一切 PieDataset 类型的数据源,下面讲解一下常用的 PieDataset 类型 DefaultPieDataset 的使用方式<br /> <br /> 实例化:<br /> <br />     DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset();<br /> <br /> 增加修改操作:<br /> <br />     dataset. setValue(Comparable key, double value);<br /> <br /> 删除操作:<br /> <br />     dataset. remove(Comparable key);<br /> <br /> 查询操作:<br /> <br />     dataset. getKey(int item);<br /> <br /> 或者<br /> <br /> dataset. getValue(int item);<br /> <br />  <br /> <br /> (1)3D 饼状图<br /> <br />        对应的工厂方法为 createPieChart3D ,参数与平面饼状图相同。与平面饼状图的差别在于 Plot 对象是PiePlot3D类型 ,不再详述。<br /> 3 多重饼状图<br /> <br /> ( 1 )多重平面饼状图<br /> <br /> 生成多重平面饼状图:<br /> <br />        JFreeChart chart = ChartFactory. createMultiplePieChart<br /> <br /> (String title,               // 图标题<br /> <br />                         CategoryDataset dataset,     // 数据源<br /> <br />                         TableOrder order,       // 指定提取数据的方式(按行或者按列)<br /> <br />                         boolean legend,            // 是否显示图例<br /> <br />                         boolean tooltips,            // 是否显示 tooltip<br /> <br />                         boolean urls)   ;            // 是否指定 url<br /> <br /> 多重平面饼状图的 Plot 对象是 MultiplePiePlot 类型。 MultiplePiePlot 对象没有 x 轴对象、 y 轴对象、绘制单元对象,数据源是 CategoryDataset 对象。 MultiplePiePlot 对象中可以含有多个子 JFreeChart 对象,子 JFreeChart 对象是上面讲过的饼状图对象。<br /> <br />  <br /> <br /> 获取 MultiplePiePlot 对象操作为:<br /> <br /> MultiplePiePlot plotMain = (MultiplePiePlot) chart.getPlot();<br /> <br /> 获取子 JFreeChart 的操作为:<br /> <br />        JFreeChart childChart=plotMain.getPieChart();<br /> <br /> 获取数据源:<br /> <br /> CategoryDataset dataset= plotMain .getDataset();<br /> <br /> ( 2 )多重 3D 饼状图<br /> <br />        对应的工厂方法为 createMultiplePieChart3D ,该方法的参数与 多重平面饼状图 相同。 多重 3D 饼状图的 Plot 对象是 MultiplePiePlot 类型。 MultiplePiePlot 对象中可以含有多个子 JFreeChart 对象,子 JFreeChart 对象是上面讲过的 3D 饼状图对象。<br /> 4 线图<br /> <br /> ( 1 )平面线图<br /> <br />        生成平面线图:<br /> <br />        JFreeChart chart = ChartFactory. createLineChart(String title,  // 图标题<br /> <br />                          String categoryAxisLabel,         //x 轴标题<br /> <br />                          String valueAxisLabel,            //y 轴标题<br /> <br />                          CategoryDataset dataset,           // 数据源<br /> <br />                          PlotOrientation orientation,         // 显示方向<br /> <br />                          boolean legend,                 // 是否显示图例<br /> <br />                          boolean tooltips,                 // 是否显示 tooltip<br /> <br />                          boolean urls);                  // 是否指定 url<br /> <br /> 平面线图除了的 Plot 对象中绘制单元对象是 LineAndShapeRenderer 对象,其他一切组成对象与平面柱状图相同。<br /> <br /> 获取 Renderer 操作:<br /> <br /> LineAndShapeRenderer renderer=(LineAndShapeRenderer) plot.getRenderer();<br /> <br /> 其他参考平面柱状图。<br /> <br /> ( 2 ) 3D 线图<br /> <br /> 对应工厂方法为 createLineChart3D ,参数与 createLineChart 相同。 3D 线图的组成对象除了绘制单元对象是 LineAndShapeRenderer3D 对象,其他一切组成对象与 3D 柱状图相同。<br /> 5 时序图<br /> <br /> 生成时序图:<br /> <br />        JFreeChart chart = ChartFactory.createTimeSeriesChart(<br /> <br />               String title,    // 图标题<br /> <br />                  String timeAxisLabel,   //x 轴标题<br /> <br />                  String valueAxisLabel,  //y 轴标题<br /> <br />                  XYDataset dataset,       // 数据源<br /> <br />                  boolean legend,          // 是否显示图例<br /> <br />                  boolean tooltips,        // 是否显示 tooltip<br /> <br />                  boolean urls);           // 是否指定 url<br /> <br /> 时序图的 Plot 对象是 XYPlot 类型。 XYPlot 对象的 x 轴是 DateAxis 对象, y 轴是 NumberAxis 对象,绘制单元是 XYLineAndShapeRenderer 对象,数据源是 XYDataset 对象。<br /> <br /> Plot 对象的获取操作:<br /> <br />        XYPlot plot = (XYPlot) chart.getPlot();<br /> <br /> X 轴对象的获取操作:<br /> <br />        DateAxis xAxis = (DateAxis) plot.getDomainAxis();<br /> <br /> Y 轴对象的获取操作:<br /> <br />        NumberAxis yAxis =(NumberAxis) plot.getRangeAxis();<br /> <br /> Renderer 对象的获取操作:<br /> <br />        XYItemRenderer renderer= plot.getRenderer();<br /> <br />  <br /> <br /> 时序图可以接受一切 XYDataset 类型的数据源,下面讲解一下常用的 XYDataset 类型 TimeSeriesCollection 的使用方式。<br /> <br /> 实例化:<br /> <br />        TimeSeriesCollection dataset=new TimeSeriesCollection();<br /> <br /> 添加数据操作:<br /> <br />        dataset. addSeries(TimeSeries); // 后面讲解 TimeSeries 对象<br /> <br /> 删除数据操作:<br /> <br />        dataset. removeSeries(int index);<br /> <br /> 查询数据操作 :<br /> <br />        dataset. getSeries(int series);<br /> <br />  <br /> <br /> TimeSeries 对象操作<br /> <br /> 实例化:<br /> <br />        TimeSeries ts=TimeSeries(String name, Class timePeriodClass);<br /> <br /> 增加数据操作:<br /> <br />        ts. add(RegularTimePeriod period, double value); <br /> <br /> 删除数据操作:<br /> <br />        ts. delete(RegularTimePeriod period);   <br /> <br /> 修改数据操作:<br /> <br />        ts. update(RegularTimePeriod period, Number value);<br /> <br /> 查询数据操作:<br /> <br />        ts. getValue(RegularTimePeriod period);<br /> <br /> 类 RegularTimePeriod 是 JFreeChart 提供的时间模板类,它有很多具体的时间类,比如: Minute 、 Second 、 Hour 、 Day…… 等,不再详述。</p>