存储图形对象是个好主意吗？
Is storing Graphics objects a good idea?
我目前正在 java 中编写一个绘图程序，旨在具有灵活而全面的功能。它源于我的期末项目，是我前一天晚上写的。正因为如此，它有无数的错误，我一直在一个一个地解决这些问题（例如，我只能保存空文件，我的矩形不正确，但我的圆圈正确......）。
这一次，我一直在尝试将 undo/redo 功能添加到我的程序中。但是，我不能 "undo" 我已经完成的事情。因此，我想到了在每次触发 mouseReleased 事件时保存我的 BufferedImage 副本的想法。但是，由于某些图像的分辨率为 1920x1080，我认为这样做效率不高：存储它们可能需要 GB 的内存。
我不能简单地用背景颜色绘制相同的东西来撤消的原因是因为我有很多不同的画笔，它们基于Math.random()绘制，并且因为有很多不同的图层（在单层中）。
然后，我考虑将我用来绘画的 Graphics 对象克隆到 BufferedImage。像这样：
ArrayList<Graphics> revisions = new ArrayList<Graphics>();
@Override
public void mouseReleased(MouseEvent event) {
Graphics g = image.createGraphics();
revisions.add(g);
}
我以前没有做过，所以我有几个问题：
- 我这样做还会浪费无意义的内存吗，比如克隆我的
BufferedImages？
- 是否一定有不同的方法可以做到这一点？
不，存储 Graphics 对象通常不是一个好主意。 :-)
原因如下：通常，Graphics 个实例是短暂的，用于在某种表面上绘画或绘图（通常是 (J)Component 或 BufferedImage）。它保存这些绘图操作的状态，如颜色、描边、缩放、旋转等。但是，它不保存绘图操作或像素的 result。
因此，它不会帮助您实现撤消功能。像素属于组件或图像。因此，回滚到 "previous" Graphics 对象不会将像素修改回以前的状态。
这里有一些我知道有效的方法：
使用"chain"命令（命令模式）修改图像。命令模式与 undo/redo 配合使用非常好（并在 Action 中的 Swing/AWT 中实现）。从原始命令开始按顺序呈现所有命令。 Pro：每个命令中的状态通常不会那么大，允许你在内存中有很多步的撤销缓冲区。缺点：经过大量操作后，它变慢了...
对于每个操作，存储整个 BufferedImage（就像您最初所做的那样）。优点：易于实施。缺点：您很快就会 运行 内存不足。提示：您可以序列化图像，使 undo/redo 占用更少的内存，但代价是更多的处理时间。
以上的组合，使用命令pattern/chain思想，但在合理的情况下用"snapshots"（如BufferedImages）优化渲染。这意味着您不需要从头开始为每个新操作渲染所有内容（更快）。此外 flush/serialize 将这些快照保存到磁盘，以避免 运行 内存不足（但如果可以的话，请将它们保存在内存中，以提高速度）。您还可以将命令序列化到磁盘，以实现几乎无限制的撤消。优点：如果做得好，效果很好。缺点：需要一些时间才能正确。
PS：对于以上所有情况，您需要使用后台线程（如SwingWorker或类似的）来更新显示的图像，将commands/images存储到磁盘等后台，保持响应UI.
祝你好运！ :-)
您将要尝试压缩图像（使用 PNG 是一个好的开始，它有一些不错的过滤器以及 zlib 压缩，这真的很有帮助）。我认为最好的方法是
- 在修改之前复制图像
- 修改它
- 将副本与修改后的新图像进行比较
- 对于您未更改的每个像素，将该像素设为黑色透明像素。
在 PNG 中应该压缩得非常非常好。尝试黑色和白色，看看是否有差异（我认为不会有差异，但请确保将 rgb 值设置为相同的值，而不仅仅是 alpha 值，这样压缩效果会更好）。
将图像裁剪到已更改的部分可能会获得更好的性能，但考虑到压缩（以及您现在必须保存的事实），我不确定您从中获得了多少并记住偏移量）。
然后，由于您有一个 alpha 通道，如果它们撤消，您只需将撤消图像放回当前图像的顶部即可。
想法 #1，存储 Graphics 对象根本行不通。 Graphics 不应被视为 "holding" 一些显示内存，而是作为访问显示内存区域的句柄。在 BufferedImage 的情况下，每个 Graphics 对象将始终是同一给定图像内存缓冲区的句柄，因此它们都将代表同一图像。更重要的是，你实际上不能对存储的 Graphics: 做任何事情，因为它们不存储任何东西，所以他们无法 "re-store" 做任何事情.
想法 #2，克隆 BufferedImages 是一个更好的想法，但你确实会浪费内存，而且很快就会 运行 浪费掉它。它只有助于存储受绘制影响的图像部分，例如使用矩形区域，但它仍然会占用大量内存。将这些撤消图像缓冲到磁盘可能会有所帮助，但它会使您的 UI 变慢且无响应，那是 不好的 ；此外，它使您的应用程序更加复杂且容易出错。
我的替代方法是将图像修改存储在列表中，从头到尾呈现在图像顶部。撤消操作仅包括从列表中删除修改。
这需要您 "reify" 图像修改 ，即通过提供 void draw(Graphics gfx) 创建一个实现单个修改的 class执行实际绘图的方法。
正如您所说，随机修改 带来了额外的问题。但是，关键问题是您使用 Math.random() 来创建随机数。相反，使用从固定种子值创建的 Random 执行每个随机修改，以便（伪）随机数序列在每次调用 draw() 时都是相同的，即每次抽取都具有同样的效果。 （这就是它们被称为 "pseudo-random" 的原因——生成的数字看起来是随机的，但它们与任何其他函数一样具有确定性。）
与存在内存问题的图像存储技术相比，此技术的问题在于许多修改可能会使 GUI 变慢，尤其是在修改需要大量计算的情况下。为防止这种情况，最简单的方法是修复适当的 可撤消修改列表的最大大小 。如果添加新修改会超过此限制，请删除列表中最旧的修改并将其应用于支持 BufferedImage 本身。
以下 简单的演示应用程序 展示了这一切（以及如何）协同工作。它还包括一个很好的 "redo" 功能，用于重做撤消的操作。
package Whosebug;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Random;
import javax.swing.*;
public final class UndoableDrawDemo
implements Runnable
{
public static void main(String[] args) {
EventQueue.invokeLater(new UndoableDrawDemo()); // execute on EDT
}
// holds the list of drawn modifications, rendered back to front
private final LinkedList<ImageModification> undoable = new LinkedList<>();
// holds the list of undone modifications for redo, last undone at end
private final LinkedList<ImageModification> undone = new LinkedList<>();
// maximum # of undoable modifications
private static final int MAX_UNDO_COUNT = 4;
private BufferedImage image;
public UndoableDrawDemo() {
image = new BufferedImage(600, 600, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
}
public void run() {
// create display area
final JPanel drawPanel = new JPanel() {
@Override
public void paintComponent(Graphics gfx) {
super.paintComponent(gfx);
// display backing image
gfx.drawImage(image, 0, 0, null);
// and render all undoable modification
for (ImageModification action: undoable) {
action.draw(gfx, image.getWidth(), image.getHeight());
}
}
@Override
public Dimension getPreferredSize() {
return new Dimension(image.getWidth(), image.getHeight());
}
};
// create buttons for drawing new stuff, undoing and redoing it
JButton drawButton = new JButton("Draw");
JButton undoButton = new JButton("Undo");
JButton redoButton = new JButton("Redo");
drawButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
// maximum number of undo's reached?
if (undoable.size() == MAX_UNDO_COUNT) {
// remove oldest undoable action and apply it to backing image
ImageModification first = undoable.removeFirst();
Graphics imageGfx = image.getGraphics();
first.draw(imageGfx, image.getWidth(), image.getHeight());
imageGfx.dispose();
}
// add new modification
undoable.addLast(new ExampleRandomModification());
// we shouldn't "redo" the undone actions
undone.clear();
drawPanel.repaint();
}
});
undoButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!undoable.isEmpty()) {
// remove last drawn modification, and append it to undone list
ImageModification lastDrawn = undoable.removeLast();
undone.addLast(lastDrawn);
drawPanel.repaint();
}
}
});
redoButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!undone.isEmpty()) {
// remove last undone modification, and append it to drawn list again
ImageModification lastUndone = undone.removeLast();
undoable.addLast(lastUndone);
drawPanel.repaint();
}
}
});
JPanel buttonPanel = new JPanel(new FlowLayout());
buttonPanel.add(drawButton);
buttonPanel.add(undoButton);
buttonPanel.add(redoButton);
// create frame, add all content, and open it
JFrame frame = new JFrame("Undoable Draw Demo");
frame.getContentPane().add(drawPanel);
frame.getContentPane().add(buttonPanel, BorderLayout.NORTH);
frame.pack();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
frame.setLocationRelativeTo(null);
frame.setVisible(true);
}
//--- draw actions ---
// provides the seeds for the random modifications -- not for drawing itself
private static final Random SEEDS = new Random();
// interface for draw modifications
private interface ImageModification
{
void draw(Graphics gfx, int width, int height);
}
// example random modification, draws bunch of random lines in random color
private static class ExampleRandomModification implements ImageModification
{
private final long seed;
public ExampleRandomModification() {
// create some random seed for this modification
this.seed = SEEDS.nextLong();
}
@Override
public void draw(Graphics gfx, int width, int height) {
// create a new pseudo-random number generator with our seed...
Random random = new Random(seed);
// so that the random numbers generated are the same each time.
gfx.setColor(new Color(
random.nextInt(256), random.nextInt(256), random.nextInt(256)));
for (int i = 0; i < 16; i++) {
gfx.drawLine(
random.nextInt(width), random.nextInt(height),
random.nextInt(width), random.nextInt(height));
}
}
}
}
大多数游戏（或程序）只保存必要的部分，这就是你应该做的。
一个矩形可以用宽度、高度、背景颜色、笔触、轮廓等来表示。所以你可以只保存这些参数而不是实际的矩形。 "rectangle color:red width: 100 height 100"
对于程序的随机方面（画笔上的随机颜色），您可以保存种子或保存结果。 "random seed: 1023920"
如果程序允许用户导入图像，那么您应该复制并保存图像。
fillters 和 effects(zoom/transformation/glow) 都可以像形状一样用参数表示。例如。 "zoom scale: 2""rotate angle: 30"
所以你将所有这些参数保存在一个列表中，当你需要撤消时，你可以将参数标记为已删除（但实际上不要删除它们，因为你也希望能够重做） .然后你可以擦除整个 canvas 并根据参数减去标记为已删除的参数重新创建图像。
*对于线条之类的东西，您可以将它们的位置存储在列表中。
我目前正在 java 中编写一个绘图程序，旨在具有灵活而全面的功能。它源于我的期末项目，是我前一天晚上写的。正因为如此，它有无数的错误，我一直在一个一个地解决这些问题（例如，我只能保存空文件，我的矩形不正确，但我的圆圈正确......）。
这一次，我一直在尝试将 undo/redo 功能添加到我的程序中。但是，我不能 "undo" 我已经完成的事情。因此，我想到了在每次触发 mouseReleased 事件时保存我的 BufferedImage 副本的想法。但是，由于某些图像的分辨率为 1920x1080，我认为这样做效率不高：存储它们可能需要 GB 的内存。
我不能简单地用背景颜色绘制相同的东西来撤消的原因是因为我有很多不同的画笔，它们基于Math.random()绘制，并且因为有很多不同的图层（在单层中）。
然后，我考虑将我用来绘画的 Graphics 对象克隆到 BufferedImage。像这样：
ArrayList<Graphics> revisions = new ArrayList<Graphics>();
@Override
public void mouseReleased(MouseEvent event) {
Graphics g = image.createGraphics();
revisions.add(g);
}
我以前没有做过，所以我有几个问题：
- 我这样做还会浪费无意义的内存吗，比如克隆我的
BufferedImages？ - 是否一定有不同的方法可以做到这一点？
不，存储 Graphics 对象通常不是一个好主意。 :-)
原因如下：通常，Graphics 个实例是短暂的，用于在某种表面上绘画或绘图（通常是 (J)Component 或 BufferedImage）。它保存这些绘图操作的状态，如颜色、描边、缩放、旋转等。但是，它不保存绘图操作或像素的 result。
因此，它不会帮助您实现撤消功能。像素属于组件或图像。因此，回滚到 "previous" Graphics 对象不会将像素修改回以前的状态。
这里有一些我知道有效的方法：
使用"chain"命令（命令模式）修改图像。命令模式与 undo/redo 配合使用非常好（并在
Action中的 Swing/AWT 中实现）。从原始命令开始按顺序呈现所有命令。 Pro：每个命令中的状态通常不会那么大，允许你在内存中有很多步的撤销缓冲区。缺点：经过大量操作后，它变慢了...对于每个操作，存储整个
BufferedImage（就像您最初所做的那样）。优点：易于实施。缺点：您很快就会 运行 内存不足。提示：您可以序列化图像，使 undo/redo 占用更少的内存，但代价是更多的处理时间。以上的组合，使用命令pattern/chain思想，但在合理的情况下用"snapshots"（如
BufferedImages）优化渲染。这意味着您不需要从头开始为每个新操作渲染所有内容（更快）。此外 flush/serialize 将这些快照保存到磁盘，以避免 运行 内存不足（但如果可以的话，请将它们保存在内存中，以提高速度）。您还可以将命令序列化到磁盘，以实现几乎无限制的撤消。优点：如果做得好，效果很好。缺点：需要一些时间才能正确。
PS：对于以上所有情况，您需要使用后台线程（如SwingWorker或类似的）来更新显示的图像，将commands/images存储到磁盘等后台，保持响应UI.
祝你好运！ :-)
您将要尝试压缩图像（使用 PNG 是一个好的开始，它有一些不错的过滤器以及 zlib 压缩，这真的很有帮助）。我认为最好的方法是
- 在修改之前复制图像
- 修改它
- 将副本与修改后的新图像进行比较
- 对于您未更改的每个像素，将该像素设为黑色透明像素。
在 PNG 中应该压缩得非常非常好。尝试黑色和白色，看看是否有差异（我认为不会有差异，但请确保将 rgb 值设置为相同的值，而不仅仅是 alpha 值，这样压缩效果会更好）。
将图像裁剪到已更改的部分可能会获得更好的性能，但考虑到压缩（以及您现在必须保存的事实），我不确定您从中获得了多少并记住偏移量）。
然后，由于您有一个 alpha 通道，如果它们撤消，您只需将撤消图像放回当前图像的顶部即可。
想法 #1，存储 Graphics 对象根本行不通。 Graphics 不应被视为 "holding" 一些显示内存，而是作为访问显示内存区域的句柄。在 BufferedImage 的情况下，每个 Graphics 对象将始终是同一给定图像内存缓冲区的句柄，因此它们都将代表同一图像。更重要的是，你实际上不能对存储的 Graphics: 做任何事情，因为它们不存储任何东西，所以他们无法 "re-store" 做任何事情.
想法 #2，克隆 BufferedImages 是一个更好的想法，但你确实会浪费内存，而且很快就会 运行 浪费掉它。它只有助于存储受绘制影响的图像部分，例如使用矩形区域，但它仍然会占用大量内存。将这些撤消图像缓冲到磁盘可能会有所帮助，但它会使您的 UI 变慢且无响应，那是 不好的 ；此外，它使您的应用程序更加复杂且容易出错。
我的替代方法是将图像修改存储在列表中，从头到尾呈现在图像顶部。撤消操作仅包括从列表中删除修改。
这需要您 "reify" 图像修改 ，即通过提供 void draw(Graphics gfx) 创建一个实现单个修改的 class执行实际绘图的方法。
正如您所说，随机修改 带来了额外的问题。但是，关键问题是您使用 Math.random() 来创建随机数。相反，使用从固定种子值创建的 Random 执行每个随机修改，以便（伪）随机数序列在每次调用 draw() 时都是相同的，即每次抽取都具有同样的效果。 （这就是它们被称为 "pseudo-random" 的原因——生成的数字看起来是随机的，但它们与任何其他函数一样具有确定性。）
与存在内存问题的图像存储技术相比，此技术的问题在于许多修改可能会使 GUI 变慢，尤其是在修改需要大量计算的情况下。为防止这种情况，最简单的方法是修复适当的 可撤消修改列表的最大大小 。如果添加新修改会超过此限制，请删除列表中最旧的修改并将其应用于支持 BufferedImage 本身。
以下 简单的演示应用程序 展示了这一切（以及如何）协同工作。它还包括一个很好的 "redo" 功能，用于重做撤消的操作。
package Whosebug;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Random;
import javax.swing.*;
public final class UndoableDrawDemo
implements Runnable
{
public static void main(String[] args) {
EventQueue.invokeLater(new UndoableDrawDemo()); // execute on EDT
}
// holds the list of drawn modifications, rendered back to front
private final LinkedList<ImageModification> undoable = new LinkedList<>();
// holds the list of undone modifications for redo, last undone at end
private final LinkedList<ImageModification> undone = new LinkedList<>();
// maximum # of undoable modifications
private static final int MAX_UNDO_COUNT = 4;
private BufferedImage image;
public UndoableDrawDemo() {
image = new BufferedImage(600, 600, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
}
public void run() {
// create display area
final JPanel drawPanel = new JPanel() {
@Override
public void paintComponent(Graphics gfx) {
super.paintComponent(gfx);
// display backing image
gfx.drawImage(image, 0, 0, null);
// and render all undoable modification
for (ImageModification action: undoable) {
action.draw(gfx, image.getWidth(), image.getHeight());
}
}
@Override
public Dimension getPreferredSize() {
return new Dimension(image.getWidth(), image.getHeight());
}
};
// create buttons for drawing new stuff, undoing and redoing it
JButton drawButton = new JButton("Draw");
JButton undoButton = new JButton("Undo");
JButton redoButton = new JButton("Redo");
drawButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
// maximum number of undo's reached?
if (undoable.size() == MAX_UNDO_COUNT) {
// remove oldest undoable action and apply it to backing image
ImageModification first = undoable.removeFirst();
Graphics imageGfx = image.getGraphics();
first.draw(imageGfx, image.getWidth(), image.getHeight());
imageGfx.dispose();
}
// add new modification
undoable.addLast(new ExampleRandomModification());
// we shouldn't "redo" the undone actions
undone.clear();
drawPanel.repaint();
}
});
undoButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!undoable.isEmpty()) {
// remove last drawn modification, and append it to undone list
ImageModification lastDrawn = undoable.removeLast();
undone.addLast(lastDrawn);
drawPanel.repaint();
}
}
});
redoButton.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
if (!undone.isEmpty()) {
// remove last undone modification, and append it to drawn list again
ImageModification lastUndone = undone.removeLast();
undoable.addLast(lastUndone);
drawPanel.repaint();
}
}
});
JPanel buttonPanel = new JPanel(new FlowLayout());
buttonPanel.add(drawButton);
buttonPanel.add(undoButton);
buttonPanel.add(redoButton);
// create frame, add all content, and open it
JFrame frame = new JFrame("Undoable Draw Demo");
frame.getContentPane().add(drawPanel);
frame.getContentPane().add(buttonPanel, BorderLayout.NORTH);
frame.pack();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE);
frame.setLocationRelativeTo(null);
frame.setVisible(true);
}
//--- draw actions ---
// provides the seeds for the random modifications -- not for drawing itself
private static final Random SEEDS = new Random();
// interface for draw modifications
private interface ImageModification
{
void draw(Graphics gfx, int width, int height);
}
// example random modification, draws bunch of random lines in random color
private static class ExampleRandomModification implements ImageModification
{
private final long seed;
public ExampleRandomModification() {
// create some random seed for this modification
this.seed = SEEDS.nextLong();
}
@Override
public void draw(Graphics gfx, int width, int height) {
// create a new pseudo-random number generator with our seed...
Random random = new Random(seed);
// so that the random numbers generated are the same each time.
gfx.setColor(new Color(
random.nextInt(256), random.nextInt(256), random.nextInt(256)));
for (int i = 0; i < 16; i++) {
gfx.drawLine(
random.nextInt(width), random.nextInt(height),
random.nextInt(width), random.nextInt(height));
}
}
}
}
大多数游戏（或程序）只保存必要的部分，这就是你应该做的。
一个矩形可以用宽度、高度、背景颜色、笔触、轮廓等来表示。所以你可以只保存这些参数而不是实际的矩形。 "rectangle color:red width: 100 height 100"
对于程序的随机方面（画笔上的随机颜色），您可以保存种子或保存结果。 "random seed: 1023920"
如果程序允许用户导入图像，那么您应该复制并保存图像。
fillters 和 effects(zoom/transformation/glow) 都可以像形状一样用参数表示。例如。 "zoom scale: 2""rotate angle: 30"
所以你将所有这些参数保存在一个列表中，当你需要撤消时，你可以将参数标记为已删除（但实际上不要删除它们，因为你也希望能够重做） .然后你可以擦除整个 canvas 并根据参数减去标记为已删除的参数重新创建图像。
*对于线条之类的东西，您可以将它们的位置存储在列表中。