使用 JFreeChart來創(chuàng)建基于web的圖表

kangxuzk

WWW的發(fā)展使得基于因特網(wǎng)的應(yīng)用程序不再局限于靜態(tài)或者簡單的動態(tài)內(nèi)容提供。傳統(tǒng)的一些以軟件包形式發(fā)布應(yīng)用程序例如報表系統(tǒng)等都在逐漸搬到因特網(wǎng)上。但是這兩者之間有著天壤之別，雖然對于數(shù)據(jù)獲取、業(yè)務(wù)處理等方面基本類似，但是最大的差別在于用戶界面。為了能在web瀏覽器上顯示要求用戶界面使用HTML以及圖片的方式來展現(xiàn)數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的一些利用操作系統(tǒng)本身的控件來開發(fā)的用戶界面無法適應(yīng)琳瑯滿目的客戶端，因此在這里也變得無能為力�；氐奖疚牡念}目上來，為了創(chuàng)建一個可以在web瀏覽器上查看到圖表一般有兩種做法：第一種就是使用applet利用java本身對圖形的支持來顯示一個圖表；第二種就是直接在web服務(wù)器端生成好圖表圖片文件后發(fā)送給瀏覽器。第一種方式顯然對于客戶端要求太高，隨著現(xiàn)在主流瀏覽器放棄對JAVA的支持后，這種方式只適合一些局域網(wǎng)的應(yīng)用，而對于因特網(wǎng)的環(huán)境就顯得不太適合。因此我們下面將介紹一個JAVA的圖表引擎JFreeChart用來產(chǎn)生基于WEB的圖表。
JFreeChart項目簡介
JFreeChart是開放源代碼站點SourceForge.net上的一個JAVA項目，它主要用來各種各樣的圖表，這些圖表包括：餅圖、柱狀圖(普通柱狀圖以及堆棧柱狀圖)、線圖、區(qū)域圖、分布圖、混合圖、甘特圖以及一些儀表盤等等。這些不同式樣的圖表基本上可以滿足目前的要求。為了減少篇幅本文主要介紹前面三種類型的圖表，讀者可以觸類旁通去開發(fā)其他樣式的圖表。下面幾個是JFreeChart產(chǎn)生的這三種類型圖表的結(jié)果：
圖1


圖2


圖3


上面的三個圖都是表示四個季度的某個產(chǎn)品的銷量信息。在繼續(xù)下面小節(jié)之前必須先準(zhǔn)備好開發(fā)環(huán)境，因為是基于WEB瀏覽器的圖表展現(xiàn)，因此需要一個Servlet引擎或者是J2EE應(yīng)用服務(wù)器（例如WebSphere，Tomcat等）。WEB環(huán)境的搭建就不累贅了，讀者根據(jù)喜好自行安裝。JFreeChart引擎本身需要到SourceForge.net上下載，地址如下：
JFreeChart主頁：
        
http://www.jfree.org/jfreechart/index.html
JFreeChart下載頁面：
        
http://sourceforge.net/projects/jfreechart/
                               
      
下載的時候需要注意的是必須下載兩個文件：JFreeChart以及Jcommon。目前最新配套版本是：JFreeChart 0.9.11 Jcommon 0.8.6
這里有點筆者在開發(fā)中遇見的問題需要注意的是：在使用Eclipse開發(fā)的時候會報一個莫名其妙的錯誤，錯誤可能指向某個類文件的第一行。遇到這樣的問題一般是因為沒有把Jcommon的jar包設(shè)置到項目的類路徑中的緣故。具體的原因不祥。
解讀JFreeChart的源碼結(jié)構(gòu)
在開始使用JFreeChart之前我們有必要先大概了解一下JFreeChart本身的結(jié)構(gòu)以及它所帶一些例子程序，這樣有助于我們下一步自行開發(fā)。下載JFreeChart包后已經(jīng)帶有非常豐富的例子，因為JFreeChart這個項目本身的使用文檔非常少，因此學(xué)習(xí)它最好的辦法就是學(xué)習(xí)它所帶的例子源碼。在包org.jfree.chart.demo中有幾十個文件用于展示JFreeChart所能支持的所有圖表的結(jié)果。如果你的JDK是比較新的情況下可能在運(yùn)行這些例子時會有問題，現(xiàn)象如下：
java.lang.UnsatisfiedLinkError: initDDraw
        at sun.awt.windows.Win32OffScreenSurfaceData.initDDraw(Native Method)
        at sun.awt.windows.Win32OffScreenSurfaceData.(Win32OffScreenSurfaceData.java:141)
        at sun.awt.Win32GraphicsDevice.(Win32GraphicsDevice.java:58)
        at sun.awt.Win32GraphicsEnvironment.makeScreenDevice(Win32GraphicsEnvironment.java:168)
        at sun.java2d.SunGraphicsEnvironment.getScreenDevices(SunGraphicsEnvironment.java:240)
        at sun.awt.Win32GraphicsEnvironment.getDefaultScreenDevice(Win32GraphicsEnvironment.java:61)
        at java.awt.Window.init(Window.java:224)
        at java.awt.Window.(Window.java:268)
        at java.awt.Frame.(Frame.java:398)
        at javax.swing.JFrame.(JFrame.java:198)
        at org.jfree.chart.demo.JFreeChartDemo.(JFreeChartDemo.java:148)
        at org.jfree.chart.demo.JFreeChartDemo.main(JFreeChartDemo.java:285)
Exception in thread "main"
這個錯誤是由于新版的Swing大量的使用了微軟的DirectDraw的技術(shù)來提高畫圖的性能，而可能你的顯卡在這時候會跟你鬧點情緒或者顯卡本身并不支持這樣的一個技術(shù)。難道就沒有辦法了嘛？要解決這個問題也非常簡單，我們可以屏蔽掉DirectDraw，不讓Swing使用該技術(shù)就可以了。在運(yùn)行這些代碼時給虛擬機(jī)指定參數(shù)-Dsun.java2d.noddraw即可。
這時可能你又該納悶了，不說是基于Web的圖表嘛，怎么又扯到Swing上了？這是因為為了使開發(fā)者容易上手，無需配置任何運(yùn)行環(huán)境，所以這些例子都是基于GUI方式的用于展現(xiàn)給開發(fā)者如果生成一個圖表，我們要學(xué)習(xí)的也就是如何利用這個引擎生成圖表而不是怎么來顯示一個圖表。當(dāng)我們把生成的圖表對象Export到一個圖像文件即可在Web上發(fā)布。
下面我們來介紹JFreeChart中幾個核心的對象類：
類名
類的作用以及簡單描述
JFreeChart
圖表對象，任何類型的圖表的最終表現(xiàn)形式都是在該對象進(jìn)行一些屬性的定制。JFreeChart引擎本身提供了一個工廠類用于創(chuàng)建不同類型的圖表對象
XXXXXDataset
數(shù)據(jù)集對象，用于提供顯示圖表所用的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同類型的圖表對應(yīng)著很多類型的數(shù)據(jù)集對象類
XXXXXPlot
圖表區(qū)域?qū)ο�，基本上這個對象決定著什么樣式的圖表，創(chuàng)建該對象的時候需要Axis、Renderer以及數(shù)據(jù)集對象的支持
XXXXXAxis
用于處理圖表的兩個軸：縱軸和橫軸
XXXXXRenderer
負(fù)責(zé)如何顯示一個圖表對象
XXXXXURLGenerator
用于生成Web圖表中每個項目的鼠標(biāo)點擊鏈接
XXXXXToolTipGenerator
用于生成圖象的幫助提示，不同類型圖表對應(yīng)不同類型的工具提示類
基本上我認(rèn)為JFreeChart項目本身的類結(jié)構(gòu)的設(shè)計并不是很好，首先在創(chuàng)建圖表的時候用到了大量的工廠方法，這樣做雖然可以簡化創(chuàng)建圖表對象的代碼，但是對項目本身或者開發(fā)人員來講自行擴(kuò)展一種新的圖表都仍然是一件很麻煩的事情；其次除圖表對象本身外其余的類過于復(fù)雜，使用者必須去了解每個類型的圖表對象應(yīng)該對應(yīng)哪些Axis、Plot、Renderer類，并且必須非常熟悉這些類的構(gòu)造函數(shù)中每個參數(shù)的具體含義。這些問題都大大困擾很多初學(xué)者。不過，雖然存在很多問題，但是JFreeChart本身仍不失為一個非常優(yōu)秀的圖表引擎，況且項目本身也在逐漸的發(fā)展中。
在非常簡略的介紹了JFreeChart本身的代碼結(jié)構(gòu)后，下面我們開始動手試驗幾個常用的圖表并把他們放到web上。
使用JFreeChart生成各種樣式的圖表
限于篇幅的問題我們在這里只實現(xiàn)兩種常用的圖表，其他類型圖表讀者可以觸類旁通。我們先給出柱狀圖的實現(xiàn)，餅圖的實現(xiàn)再來跟柱狀圖進(jìn)行比較。
1 柱狀圖
package lius.chart.demo;
import java.io.*;
import org.jfree.data.*;
import org.jfree.chart.*;
import org.jfree.chart.plot.*;
/**
* 該類用于演示最簡單的柱狀圖生成
* @author Winter Lau
*/
public class BarChartDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException{
                CategoryDataset dataset = getDataSet2();
                JFreeChart chart = ChartFactory.createBarChart3D(
                                                        "水果產(chǎn)量圖", // 圖表標(biāo)題
                                                        "水果", // 目錄軸的顯示標(biāo)簽
                                                        "產(chǎn)量", // 數(shù)值軸的顯示標(biāo)簽
                                                        dataset, // 數(shù)據(jù)集
                                                        PlotOrientation.VERTICAL, // 圖表方向：水平、垂直
                                                        true,         // 是否顯示圖例(對于簡單的柱狀圖必須是false)
                                                        false,         // 是否生成工具
                                                        false         // 是否生成URL鏈接
                                                        );
                                                       
                FileOutputStream fos_jpg = null;
                try {
                        fos_jpg = new FileOutputStream("D:\\fruit.jpg");
                        ChartUtilities.writeChartAsJPEG(fos_jpg,100,chart,400,300,null);
                } finally {
                        try {
                                fos_jpg.close();
                        } catch (Exception e) {}
                }
        }
        /**
         * 獲取一個演示用的簡單數(shù)據(jù)集對象
         * @return
         */
        private static CategoryDataset getDataSet() {
                DefaultCategoryDataset dataset = new DefaultCategoryDataset();
                dataset.addValue(100, null, "蘋果");
                dataset.addValue(200, null, "梨子");
                dataset.addValue(300, null, "葡萄");
                dataset.addValue(400, null, "香蕉");
                dataset.addValue(500, null, "荔枝");
                return dataset;
        }
        /**
         * 獲取一個演示用的組合數(shù)據(jù)集對象
         * @return
         */
        private static CategoryDataset getDataSet2() {
                DefaultCategoryDataset dataset = new DefaultCategoryDataset();
                dataset.addValue(100, "北京", "蘋果");
                dataset.addValue(100, "上海", "蘋果");
                dataset.addValue(100, "廣州", "蘋果");
                dataset.addValue(200, "北京", "梨子");
                dataset.addValue(200, "上海", "梨子");
                dataset.addValue(200, "廣州", "梨子");
                dataset.addValue(300, "北京", "葡萄");
                dataset.addValue(300, "上海", "葡萄");
                dataset.addValue(300, "廣州", "葡萄");
                dataset.addValue(400, "北京", "香蕉");
                dataset.addValue(400, "上海", "香蕉");
                dataset.addValue(400, "廣州", "香蕉");
                dataset.addValue(500, "北京", "荔枝");
                dataset.addValue(500, "上海", "荔枝");
                dataset.addValue(500, "廣州", "荔枝");
                return dataset;
        }
}
程序運(yùn)行結(jié)束后生成的圖片文件效果如下圖所示：
圖4


如果是使用簡單的數(shù)據(jù)即使用getDataSet方法獲取數(shù)據(jù)集時產(chǎn)生的圖片文件如下：
圖5


2 餅圖

對于餅圖而言，數(shù)據(jù)集的獲取用的不是同一個數(shù)據(jù)集類，另外餅圖不支持同一個類別的項目中還有子項目這樣的數(shù)據(jù)。我們只給出創(chuàng)建餅圖的代碼，至于寫圖表到一個文件則與柱狀圖一致，無需重復(fù)。
package lius.chart.demo;
import java.io.*;
import org.jfree.data.*;
import org.jfree.chart.*;
/**
* 用于演示餅圖的生成
* @author Winter Lau
*/
public class PieChartDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException{
                DefaultPieDataset data = getDataSet();
                JFreeChart chart = ChartFactory.createPie3DChart("水果產(chǎn)量圖",  // 圖表標(biāo)題
                data,
                true, // 是否顯示圖例
                false,
                false
                );
                //寫圖表對象到文件，參照柱狀圖生成源碼
        }
        /**
         * 獲取一個演示用的簡單數(shù)據(jù)集對象
         * @return
         */
        private static DefaultPieDataset getDataSet() {
                DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset();
                dataset.setValue("蘋果",100);
                dataset.setValue("梨子",200);
                dataset.setValue("葡萄",300);
                dataset.setValue("香蕉",400);
                dataset.setValue("荔枝",500);
                return dataset;
        }
}
生成的餅圖文件效果如下：
圖6






回頁首
將生成的圖表移到瀏覽器上
為了將生成的圖表直接傳給客戶端瀏覽器，只需要將前面兩個例子中的文件流換成是通過HttpServletResponse對象獲取到的輸出流，詳細(xì)代碼清單如下：
package lius.chart.demo;
import java.io.IOException;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import org.jfree.data.*;
import org.jfree.chart.*;
/**
* 演示通過servlet直接輸出圖表
* @author Winter Lau
*/
public class ChartDemoServlet extends HttpServlet {
        public void service(ServletRequest req, ServletResponse res)
                throws ServletException, IOException
        {
                res.setContentType("image/jpeg");
                DefaultPieDataset data = getDataSet();
                JFreeChart chart = ChartFactory.createPie3DChart("水果產(chǎn)量圖",
                data,
                true,
                false,
                false
                );
                               
                ChartUtilities.writeChartAsJPEG(res.getOutputStream(),
                        100,chart,400,300,null);
        }
        /**
         * 獲取一個演示用的簡單數(shù)據(jù)集對象
         * @return
         */
        private static DefaultPieDataset getDataSet() {
                DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset();
                dataset.setValue("蘋果",100);
                dataset.setValue("梨子",200);
                dataset.setValue("葡萄",300);
                dataset.setValue("香蕉",400);
                dataset.setValue("荔枝",500);
                return dataset;
        }
}

很多情況我們不僅僅要求可以在瀏覽器上顯示一個圖表，我們更需要客戶可以直接在圖表上做一下交互的操作，例如獲取信息提示，點擊圖表某個部分進(jìn)行更詳細(xì)信息的展示等等。例如前面生成的簡單柱狀圖，用戶需要在看到柱狀圖后點擊某種水果例如是蘋果即可看到各個地區(qū)蘋果產(chǎn)量的情況。為此就要求該圖形具有交互操作的功能。在HTML中為了讓一個圖像具有可交互的功能就必須給該圖像定義一個Map對象。下表節(jié)選一段具有該功能的HTML代碼
        >
        >
        >
        >
由此就產(chǎn)生了一個問題：如果根據(jù)一個圖像來生成對應(yīng)的MAP對象。我們回頭看看剛才的代碼，在創(chuàng)建一個圖表對象時候有兩個參數(shù)，我們舉柱狀圖的例子來講這兩個參數(shù)就是ChartFactory. createBarChart3D方法中的最后兩個參數(shù)，這兩個參數(shù)的類型都是布爾值。這兩個參數(shù)意思分別是：是否創(chuàng)建工具提示(tooltip)以及是否生成URL。這兩個參數(shù)分別對應(yīng)著MAP中一個AREA的title屬性以及href屬性。
可是我想知道的是怎么來產(chǎn)生這個MAP��！哈哈，不要著急，JFreeChart已經(jīng)幫我們做好生成MAP對象的功能。為了生成MAP對象就要引入另外一個對象：ChartRenderingInfo。因為JFreeChart沒有直接的方法利用一個圖表對象直接生成MAP數(shù)據(jù)，它需要一個中間對象來過渡，這個對象就是ChartRenderingInfo。下圖是生成MAP數(shù)據(jù)的流程圖：
圖7


如上圖所示，ChartUtilities類是整個流程的核心，它周圍的對象都是一些例如數(shù)據(jù)對象或者是文件等。這個流程簡單描述如下：首先創(chuàng)建一個ChartRenderingInfo對象并在調(diào)用ChartUtilities的writeChartAsJPEG時作為最后一個參數(shù)傳遞進(jìn)去。調(diào)用該方法結(jié)束后將產(chǎn)生一個圖像文件以及一個填充好MAP數(shù)據(jù)的ChartRenderingInfo對象，有了這個對象我們還是沒有辦法獲取具體的MAP數(shù)據(jù)，我們還必須借助于ChartUtilities的writeImageMap方法來將ChartRenderingInfo對象讀取出來，獲取MAP數(shù)據(jù)的代碼片斷如下：
                PrintWriter w = null;
                FileOutputStream fos_jpg = null;
                FileOutputStream fos_cri = null;
                try{
                        //根據(jù)不同類型的圖表使用不同類，以下是針對餅圖的操作
                        PiePlot plot = (PiePlot) chart.getPlot();
                        plot.setURLGenerator(new StandardPieURLGenerator(url));
                        //設(shè)置工具提示
                   plot.setToolTipGenerator(new StandardPieToolTipGenerator());
                        fos_jpg = new FileOutputStream(“d:\\fruit.jpg”);
                        ChartUtilities.writeChartAsJPEG(
                                fos_jpg,
                                100,
                                chart,
                                400,
                                300,
                                info);
                        fos_cri = new FileOutputStream(__d:\\fruit.map__);
                        w = new PrintWriter(fos_cri);
                        ChartUtilities.writeImageMap(w, __mapname__, info);
                        w.flush();
                }finally{
                        try{
                                w.close();
                        }catch(Exception e){}       
                        try{
                                fos_cri.close();
                        }catch(Exception e){}       
                        try{
                                fos_jpg.close();
                        }catch(Exception e){}
                }
打開文件D:\fruit.map，文件的內(nèi)容就是要寫到頁面上的MAP數(shù)據(jù)。把生成的圖像文件以及MAP數(shù)據(jù)文件寫到頁面上即可完成熱點圖表的功能。至于怎么結(jié)合兩者之間的關(guān)系例如圖像的useMap屬性值必須與MAP對象的名稱結(jié)合起來，必須根據(jù)實際的應(yīng)用情況進(jìn)行相應(yīng)的處理。筆者建議把二者通過標(biāo)簽庫封裝起來，圖像文件的名稱以及MAP對象的名稱由標(biāo)簽庫統(tǒng)一進(jìn)行控制，這樣可以保證二者的一致性。


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