簡単なグラフィックス（Graphicsクラスの基本）

Swingアプリケーションで図形や画像を描画するには、java.awt.GraphicsクラスとそのサブクラスであるGraphics2Dを使用します。これらを活用することで、基本的な図形から複雑なグラフィックスまで描画できます。

Graphicsクラスの基本構造

基本的な描画の流れ

1. JComponentを継承したカスタムコンポーネントを作成
2. paintComponent(Graphics g)メソッドをオーバーライド
3. Graphicsオブジェクトを使用して描画処理を実装

import javax.swing.*;
import java.awt.*;

public class BasicDrawingExample {
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            JFrame frame = new JFrame("基本的な描画例");
            frame.setSize(500, 400);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

            // カスタム描画コンポーネント
            JPanel drawingPanel = new JPanel() {
                @Override
                protected void paintComponent(Graphics g) {
                    super.paintComponent(g);

                    // 背景色の設定
                    g.setColor(Color.WHITE);
                    g.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());

                    // 図形の描画
                    g.setColor(Color.RED);
                    g.drawRect(50, 50, 100, 80); // 矩形

                    g.setColor(Color.BLUE);
                    g.fillOval(200, 50, 100, 80); // 楕円

                    g.setColor(Color.GREEN);
                    g.drawLine(50, 200, 300, 200); // 直線

                    // 文字列の描画
                    g.setColor(Color.BLACK);
                    g.setFont(new Font("Meiryo", Font.BOLD, 16));
                    g.drawString("Swingグラフィックスの基本", 50, 250);
                }
            };

            frame.add(drawingPanel);
            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

基本図形の描画

描画メソッド一覧

Graphics2Dの高度な描画機能

Graphics2DはGraphicsのサブクラスで、より高度な描画機能を提供します。

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.geom.*;

public class Graphics2DExample {
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            JFrame frame = new JFrame("Graphics2D例");
            frame.setSize(600, 500);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

            JPanel panel = new JPanel() {
                @Override
                protected void paintComponent(Graphics g) {
                    super.paintComponent(g);
                    Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;

                    // アンチエイリアシングの有効化
                    g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, 
                                        RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);

                    // 背景
                    g2d.setColor(new Color(240, 240, 240));
                    g2d.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());

                    // グラデーション塗りつぶし
                    GradientPaint gradient = new GradientPaint(
                        0, 0, Color.BLUE, 
                        getWidth(), getHeight(), Color.CYAN);
                    g2d.setPaint(gradient);
                    g2d.fill(new RoundRectangle2D.Double(50, 50, 200, 150, 30, 30));

                    // 太い線とストローク
                    g2d.setPaint(Color.RED);
                    g2d.setStroke(new BasicStroke(5));
                    g2d.draw(new Ellipse2D.Double(300, 50, 200, 150));

                    // 回転変換
                    g2d.rotate(Math.toRadians(45), 400, 300);
                    g2d.setColor(new Color(0, 100, 0, 128)); // 半透明
                    g2d.fill(new Rectangle2D.Double(350, 250, 100, 100));
                    g2d.rotate(Math.toRadians(-45), 400, 300); // 回転をリセット

                    // テキスト描画
                    g2d.setFont(new Font("Meiryo", Font.BOLD, 24));
                    g2d.setColor(Color.BLACK);
                    g2d.drawString("Graphics2Dの機能", 50, 300);

                    // 複合図形
                    GeneralPath path = new GeneralPath();
                    path.moveTo(50, 350);
                    path.lineTo(150, 350);
                    path.curveTo(200, 350, 200, 400, 150, 400);
                    path.lineTo(50, 400);
                    path.closePath();

                    g2d.setPaint(new Color(255, 215, 0));
                    g2d.fill(path);
                }
            };

            frame.add(panel);
            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

画像の表示と操作

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import javax.imageio.ImageIO;

public class ImageDrawingExample {
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            JFrame frame = new JFrame("画像描画例");
            frame.setSize(800, 600);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

            JPanel panel = new JPanel() {
                private BufferedImage image;

                {
                    try {
                        // 画像の読み込み（実際のパスに置き換えてください）
                        image = ImageIO.read(new File("sample.jpg"));
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                        // エラー時はダミー画像を作成
                        image = new BufferedImage(400, 300, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
                        Graphics2D g2d = image.createGraphics();
                        g2d.setColor(Color.WHITE);
                        g2d.fillRect(0, 0, 400, 300);
                        g2d.setColor(Color.RED);
                        g2d.drawString("画像が読み込めません", 50, 150);
                        g2d.dispose();
                    }
                }

                @Override
                protected void paintComponent(Graphics g) {
                    super.paintComponent(g);
                    Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;

                    // 背景
                    g2d.setColor(Color.LIGHT_GRAY);
                    g2d.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());

                    if (image != null) {
                        // 元のサイズで描画
                        g2d.drawImage(image, 50, 50, this);

                        // スケーリングして描画
                        int scaledWidth = image.getWidth() / 2;
                        int scaledHeight = image.getHeight() / 2;
                        g2d.drawImage(image, 300, 50, scaledWidth, scaledHeight, this);

                        // 画像処理（グレースケール）
                        BufferedImage grayImage = toGrayScale(image);
                        g2d.drawImage(grayImage, 50, 300, scaledWidth, scaledHeight, this);

                        // 回転して描画
                        g2d.rotate(Math.toRadians(30), 500, 400);
                        g2d.drawImage(image, 400, 300, scaledWidth, scaledHeight, this);
                        g2d.rotate(Math.toRadians(-30), 500, 400);
                    }
                }

                private BufferedImage toGrayScale(BufferedImage original) {
                    BufferedImage gray = new BufferedImage(
                        original.getWidth(), 
                        original.getHeight(), 
                        BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY);
                    Graphics g = gray.getGraphics();
                    g.drawImage(original, 0, 0, null);
                    g.dispose();
                    return gray;
                }
            };

            frame.add(panel);
            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

アニメーションの実装

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;

public class SimpleAnimation {
    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            JFrame frame = new JFrame("簡単なアニメーション");
            frame.setSize(600, 400);
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

            AnimationPanel panel = new AnimationPanel();
            frame.add(panel);

            // アニメーション用タイマー
            Timer timer = new Timer(50, panel);
            timer.start();

            frame.setVisible(true);
        });
    }
}

class AnimationPanel extends JPanel implements ActionListener {
    private int x = 0;
    private int y = 100;
    private int dx = 5;
    private int diameter = 50;

    @Override
    protected void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;

        // 背景
        g2d.setColor(Color.WHITE);
        g2d.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());

        // ボールの描画
        g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, 
                           RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        g2d.setColor(new Color(70, 130, 180));
        g2d.fillOval(x, y, diameter, diameter);

        // 軌跡の表示
        g2d.setColor(new Color(70, 130, 180, 50));
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int trailX = x - i * dx;
            if (trailX > 0) {
                g2d.fillOval(trailX, y, diameter, diameter);
            }
        }
    }

    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        x += dx;

        // 端に達したら反転
        if (x + diameter > getWidth() || x < 0) {
            dx = -dx;
        }

        repaint(); // 再描画を要求
    }
}

グラフィックス描画のベストプラクティス

1. paintComponentのオーバーライド - paint()ではなくpaintComponent()をオーバーライド
2. super.paintComponent()の呼び出し - 最初に親クラスのメソッドを呼び出して背景をクリア
3. アンチエイリアシングの有効化 - 図形のジャギーを軽減

   g2d.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, 
                      RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);

4. リソースの解放 - Graphicsオブジェクトを使用後はdispose()で解放
5. ダブルバッファリング - デフォルトで有効だが、カスタム描画でちらつく場合は確認
6. パフォーマンス考慮 - 描画範囲を最小限に（clipRectの活用）
7. スレッドセーフ - Swingの描画はイベントディスパッチスレッドで行う

// 部分的な再描画の例
public void updateCirclePosition(int newX, int newY) {
    // 古い位置と新しい位置の両方を再描画
    repaint(oldX, oldY, diameter, diameter);
    repaint(newX, newY, diameter, diameter);
    oldX = newX;
    oldY = newY;
}

これらの基本技術を組み合わせることで、Swingアプリケーションに豊かなビジュアル要素を追加できます。次に学ぶ「カスタムコンポーネントの作成」では、これらのグラフィックス技術を活用して独自のUIコンポーネントを作成する方法を解説します。