深入探究JFreeChart
1 簡介
JFreeChart 是 SourceForge.net 上的一個開源項目，它的源碼和 API 都可以免費獲得。 JFreeChart 的功能非常強大，可以實現餅圖 ( 二維和三維 ) , 柱狀圖 ( 水平 , 垂直 ), 線圖 , 點圖 , 時序圖 , 甘特圖 , 股票行情圖 , 混和圖 , 溫度計圖 , 刻度圖等常用商用圖表， 圖形可以導出成 PNG 和 JPEG 格式，同時還可以與 PDF 和 EXCEL 關聯，支持對圖形的放大、縮小，支持常見圖形的 3D 顯示。
2 圖形 對象的處理
2 ．1 JFreeChart對象
JFreeChart 可以生成很多圖形對象，它的工廠類提供了 33 個工廠方法用于生成不同的圖形對象（具體的工廠方法可以參見 JFreeChart 的 API 手冊或者源碼中的 ChartFactory 類 ）。 JFreechart 對圖形對象的抽象具體化。圖形對象（ JFreeChart ），由 Title( 主標題 ) ， SubTitle （子標題 ) ， Plot （圖形的繪制結構）等幾個主要對象組成。各個組成部分如下圖所示：
這是一個 JFreeChart 對象，上面的“ chart 標題”是 Title 對象，中間區域是 Plot 對象（包括繪圖區域和坐標軸區域），下面的區域是 LegendTitle 對象，是一種 SubTitle 對象。
每個 JFreeChart 對象只能有 1 個 Title 對象， 1 個 Plot 對象，可以有多個 SubTitle 對象。 JFreeChart 對象可以進行的操作有：背景的設置（背景顏色、背景圖片、透明度等）、邊框的設置（是否可見、筆畫、 Paint 等）、渲染方式的設置、標題對象的設置、子標題對象的增刪查操作。（本文中的所有操作都不提供代碼級的介紹，可參見 API 手冊或者源碼）
2 ．2 主標題對象
主標題對象是 TextTitle 類型，可以進行的操作有：背景設置、字體設置（字體類型、顏色、內容、對齊方式等操作）、 tooltip 設置、 URL 設置。
2 ．3 Plot 對象
Plot 對象是圖形的繪制結構對象。 JFreeChart 中含有很多不同的 Plot 對象，每一種圖形對象中的 Plot 對象都在實例化的時候創建。所有的 Plot 共有的操作有：背景設置（背景顏色、背景圖片、透明度等）、前景透明度設置、無數據存在情況的設置（顯示的字符內容、顯示的字體、顯示的 Paint ）、放大縮小比例的設置，大部分 Plot 對象還有設置 Datset 、設置 Renderer 對象操作。
JFreeChart 中有 18 種 Plot 抽象類的具體實現類。 Plot 的具體實現類主要由以下重要對象組成： Renderer 對象（圖形的繪制單元——繪圖域） Datset （圖形的數據源）， DomainAxis （區域軸，相當于 x 軸）， RangeAxis （范圍軸，相當于 y 軸）。不同的 Plot 對象組成方式不盡相同，有的不含有 Renderer 對象，比如 CompassPlot 、 ContourPlot 、 MultiplePiePlot 、 PiePlot 等，有的不含有 DomainAxis 、 RangeAxis 對象，另外除了 FastScatterPlot 類都含有 Datset 對象， FastScatterPlot 使用 float 的二維數組充當數據源。尤其說明一點，餅狀圖相關的 Plot 對象（ MultiplePiePlot 、 PiePlot 、 PiePlot3D 、 RingPlot ）中都不含有 Renderer 對象、 DomainAxis 對象、 RangeAxis 對象。
一般來說， Datset 對象存儲數據模型， Renderer 對象存儲顯示模型， Plot 對象根據 Datset 對象、 Renderer 對象完成畫圖操作。
仍以上面的圖形講解 Plot 對象的組成。
上圖的中間區域是是一個 XYPlot 對象。其中的折線部分即是圖形的繪制單元 Renderer 對象。 X 軸是 DomainAxis ， y 軸是 RangeAxis ，其中 Datset 對象屬于數據模型范疇，是 UI 不可見對象。該圖中的 plot 背景色、網格線的各種設置可以通過 XYPlot 對象本身完成。
下面講解 Renderer 對象、 Axis 對象（ X 軸、 y 軸都屬于 Axis 對象）， Datset 對象在后續章節中專門講解。
2 ．3．1 Renderer對象
Renderer 對象是圖形的繪制單元。 JFreeChart 提供了兩個接口 CategoryItemRenderer 和 XYItemRenderer 、 1 個抽象類 AbstractRenderer 供具體的 Renderer 類實現，給出了將近 50 種具體實現類。
一般來說 Renderer 對象可進行的操作有：對 item label （下圖中的柱狀圖上的紅色數字即為 item label 的示例）的默認設置（ item label 的產生方式、是否可見、字體、 Paint 、正反向 item label 的位置設置等）、繪制圖形的邊框默認設置（ Paint 、筆畫、是否可見等）、繪制圖形的默認設置（形狀、筆畫、是否可見、對應的圖例中是否可見等，折線圖還有線條是否可見、折點圖形是否可見、折點圖形是否填充、折點圖形的形狀、對應的圖例中線條是否可見、圖形是否可見、整體是否可見等）、以及對指定 item label 的設置、指定繪制圖形的設置。可以說和具體繪制的圖形相關的屬性都可以通過 Renderer 對象設置。
不同的 Renderer 的實現類實現了不同的顯示方式，在含有 Renderer 對象的 JFreeChart 對象中， R enderer 對象決定了JFreeChart對象的顯示方式。例如：柱狀圖的Plot對象中默認的Renderer對象是 CategoryItemRenderer 對象，通過設置 Plot 對象的Renderer對象 為 LineAndShapeRenderer ，則柱狀圖變為線圖。使用中一般不需要顯式的實例化一個 R enderer 對象，一般通過 JFreeChart 對象的 Plot 對象調用現有的 R enderer 對象進行重新設置等操作。
2 ．3．2 Axis對象
JFreeChart 提供了兩種類型的坐標軸： CategoryAxis （等級軸）和 ValueAxis （值軸）， ValueAxis 又有 3 個子類： DateAxis （時間軸）、 NumberAxis （數字軸）、 PeriodAxis （時期軸）。這些坐標軸還有更詳細的子類，不再一一列舉
Axis 對象可進行的操作有：標題的設置（內容、字體、Paint、顯示角度等）、坐標線的設置（筆畫、Paint、是否可見等）、刻度線的設置（是否可見、筆畫、Paint、位于繪圖區域的長度、位于繪圖區域外的長度等）、刻度標示的設置（筆畫、Paint、字體、與軸的距離等）、坐標軸范圍設置等。
CategoryAxis 對象還可以進行的操作有： 刻度標示間距 設置（ 最小間距、最大間距、指定間距）等。
ValueAxis 對象可進行的操作有：軸端設置（顯示的圖形形狀）、范圍設置（是否自動產生范圍、自動產生的最小范圍、最大范圍、指定確定范圍、指定范圍大小等）、間隔設置（是否自動產生間隔、指定間隔）等。
DateAxis 對象還有對時間刻度顯示格式的設置操作。
2 ． 4 子標題對象
子標題對象是 Title 類型的對象，一個JFreeChart可以有多個子標題對象。JFreeChart提供了5種Title的實現，可以是圖片、文本、圖例等的形式。
3 數據源處理
JFreeChart 中的數據源是DataSet接口類型。該接口有三個主要的子類接口：CategoryDataset、PieDataset、SeriesDataset
CategoryDataset 接口的實現類基本上都維護了一個三元組<value,row,col>的列表結構。不同的實現類中value 的類型不相同。<row,col>唯一確定一個三元組。CategoryDataset的實現類提供對這個三元組的增刪改查操作。
PieDataset 接口有兩個主要的實現類：CategoryToPieDataset 、DefaultPieDataset。PieDataset接口的實現類基本上都維護了一個二元組<key,value>的列表結構。Key唯一確定一個二元組。CategoryDataset的實現類提供對這個二元組的增刪改查操作。CategoryToPieDataset中的二元結構列表通過對CategoryDataset類型的對象指定行或者列轉化過來。DefaultPieDataset直接維護一個二元結構列表。
SeriesDataset 接口的實現類基本上都維護了一種特定數據結構的列表。以TimeSeriesCollection為例。它維護一個TimeSeries對象列表，提供對該列表的增刪查操作。每個TimeSeries對象維護一個<time,value>列表，提供對該列表的增刪改查操作。
三 JFreeChart 中對常見圖形的處理
JFreeChart 并不存在多個不同的類來生成不同的圖形。所有的圖形都是具體類 JFreeChart 的實例化對象，初始化 JFreeChart 對象的時候通過指定不同的 Plot 實現類就可以顯示出不同的圖形。不同的 Plot 實現類具有不同的 Renderer 對象、 Axis 對象、 Dataset 對象。
JFreeChart 提供工廠類 ChartFactory 方便使用者生成各種不同的圖形。 ChartFactory 類的各個工廠方法中實現對具體 Plot 的指定以及對類 JFreeChart 構造函數的調用。
下面以常用圖形說一下常用的使用流程（大部分的操作講的并不全面，比如 JFreeChart 可能提供了很多增加、修改數據的方式，下文中可能只列舉一種）。
1 柱狀圖
（ 1 ）平面柱狀圖
生成柱狀圖操作：
JFreeChart chart = ChartFactory.createBarChart(
String title, // 圖標題
String categoryAxisLabel, //x 軸標題
String valueAxisLabel, //y 軸標題
CategoryDataset dataset, // 數據源
PlotOrientation orientation, // 顯示方向
boolean legend, // 是否顯示圖例
boolean tooltips, // 是否顯示 tooltip
boolean urls) ； // 是否指定 url
平面柱狀圖的 Plot 對象是 CategoryPlot 類型。 CategoryPlot 對象的 x 軸是 CategoryAxis 對象， y 軸是 NumberAxis 對象，繪制單元是 BarRenderer 對象，數據源是 CategoryDataset 對象。
獲取 CategoryPlot 對象操作為：
CategoryPlot plot = ( CategoryPlot ) chart.getPlot(); 或者
CategoryPlot plot = chart.getCategoryPlot();
獲取繪制單元操作：
BarRenderer renderer = (BarRenderer) plot.getRenderer();
獲取 x 軸的操作：
CategoryAxis xAxis = ( CategoryAxis ) plot.getDomainAxis();
獲取 y 軸操作：
NumberAxis yAxis = (NumberAxis) plot.getRangeAxis();
獲取數據源：
CategoryDataset dataset=plot.getDataset();
柱狀圖可以接受一切 CategoryDataset 類型的數據源，下面講解一下常用的 CategoryDataset 類型 DefaultCategoryDataset 的使用方式
實例化：
DefaultCategoryDataset dataset = new DefaultCategoryDataset();
增加數據
dataset .addValue(double value, Comparable rowKey, Comparable columnKey) ;
刪除數據：
dataset .removeValue(Comparable rowKey, Comparable columnKey);
或者
dataset. removeColumn(int columnIndex);
或者
dataset. removeColumn(Comparable columnKey);
對行同樣有上述兩種刪除方式，不在列舉。
修改數據：
dataset. setValue(double value, Comparable rowKey, Comparable columnKey);
查詢數據 :
對 plot 對象、繪制單元、 x 軸、 y 軸的顯示特性修改不再一一介紹。
（ 2 ） 3D 柱狀圖
對應的工廠方法為 createBarChart3D ，該方法的參數與平面柱狀圖相同。 3D 柱狀圖的 Plot 對象是 CategoryPlot 類型。 CategoryPlot 對象的 x 軸是 CategoryAxis3D 對象， y 軸是 NumberAxis3D 對象，繪制單元是 BarRenderer3D 對象，數據源是 CategoryDataset 對象。
具體使用以及操作與平面柱狀圖雷同，不在詳述。
2 餅狀圖
(1) 平面餅狀圖
生成平面餅狀圖：
JFreeChart chart = ChartFactory. createPieChart(String title, // 圖標題
PieDataset dataset, // 數據源
boolean legend, // 是否顯示圖例
boolean tooltips, // 是否顯示tooltip
boolean urls) ； // 是否指定url
平面餅狀圖的Plot對象是PiePlot類型。PiePlot對象沒有x軸對象、y軸對象、繪制單元對象，數據源是PieDataset對象。
獲取PiePlot對象操作為：
PiePlot plot = (PiePlot) chart.getPlot();
獲取數據源：
PieDataset dataset= plot .getDataset();
餅狀圖可以接受一切 PieDataset 類型的數據源，下面講解一下常用的 PieDataset 類型 DefaultPieDataset 的使用方式
實例化：
DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset();
增加修改操作：
dataset. setValue(Comparable key, double value);
刪除操作：
dataset. remove(Comparable key);
查詢操作：
dataset. getKey(int item);
或者
dataset. getValue(int item);
(1)3D 餅狀圖
對應的工廠方法為 createPieChart3D ，參數與平面餅狀圖相同。與平面餅狀圖的差別在于 Plot 對象是PiePlot3D類型 ，不再詳述。
3 多重餅狀圖
（ 1 ）多重平面餅狀圖
生成多重平面餅狀圖：
JFreeChart chart = ChartFactory. createMultiplePieChart
(String title, // 圖標題
CategoryDataset dataset, // 數據源
TableOrder order, // 指定提取數據的方式（按行或者按列）
boolean legend, // 是否顯示圖例
boolean tooltips, // 是否顯示 tooltip
boolean urls) ； // 是否指定 url
多重平面餅狀圖的 Plot 對象是 MultiplePiePlot 類型。 MultiplePiePlot 對象沒有 x 軸對象、 y 軸對象、繪制單元對象，數據源是 CategoryDataset 對象。 MultiplePiePlot 對象中可以含有多個子 JFreeChart 對象，子 JFreeChart 對象是上面講過的餅狀圖對象。
獲取 MultiplePiePlot 對象操作為：
MultiplePiePlot plotMain = (MultiplePiePlot) chart.getPlot();
獲取子 JFreeChart 的操作為：
JFreeChart childChart=plotMain.getPieChart();
獲取數據源：
CategoryDataset dataset= plotMain .getDataset();
（ 2 ）多重 3D 餅狀圖
對應的工廠方法為 createMultiplePieChart3D ，該方法的參數與 多重平面餅狀圖 相同。 多重 3D 餅狀圖的 Plot 對象是 MultiplePiePlot 類型。 MultiplePiePlot 對象中可以含有多個子 JFreeChart 對象，子 JFreeChart 對象是上面講過的 3D 餅狀圖對象。
4 線圖
（ 1 ）平面線圖
生成平面線圖：
JFreeChart chart = ChartFactory. createLineChart(String title, // 圖標題
String categoryAxisLabel, //x 軸標題
String valueAxisLabel, //y 軸標題
CategoryDataset dataset, // 數據源
PlotOrientation orientation, // 顯示方向
boolean legend, // 是否顯示圖例
boolean tooltips, // 是否顯示 tooltip
boolean urls); // 是否指定 url
平面線圖除了的 Plot 對象中繪制單元對象是 LineAndShapeRenderer 對象，其他一切組成對象與平面柱狀圖相同。
獲取 Renderer 操作：
LineAndShapeRenderer renderer=(LineAndShapeRenderer) plot.getRenderer();
其他參考平面柱狀圖。
（ 2 ） 3D 線圖
對應工廠方法為 createLineChart3D ，參數與 createLineChart 相同。 3D 線圖的組成對象除了繪制單元對象是 LineAndShapeRenderer3D 對象，其他一切組成對象與 3D 柱狀圖相同。
5 時序圖
生成時序圖：
JFreeChart chart = ChartFactory.createTimeSeriesChart(
String title, // 圖標題
String timeAxisLabel, //x 軸標題
String valueAxisLabel, //y 軸標題
XYDataset dataset, // 數據源
boolean legend, // 是否顯示圖例
boolean tooltips, // 是否顯示 tooltip
boolean urls); // 是否指定 url
時序圖的 Plot 對象是 XYPlot 類型。 XYPlot 對象的 x 軸是 DateAxis 對象， y 軸是 NumberAxis 對象，繪制單元是 XYLineAndShapeRenderer 對象，數據源是 XYDataset 對象。
Plot 對象的獲取操作：
XYPlot plot = (XYPlot) chart.getPlot();
X 軸對象的獲取操作：
DateAxis xAxis = (DateAxis) plot.getDomainAxis();
Y 軸對象的獲取操作：
NumberAxis yAxis =(NumberAxis) plot.getRangeAxis();
Renderer 對象的獲取操作：
XYItemRenderer renderer= plot.getRenderer();
時序圖可以接受一切 XYDataset 類型的數據源，下面講解一下常用的 XYDataset 類型 TimeSeriesCollection 的使用方式。
實例化：
TimeSeriesCollection dataset=new TimeSeriesCollection();
添加數據操作：
dataset. addSeries(TimeSeries); // 后面講解 TimeSeries 對象
刪除數據操作：
dataset. removeSeries(int index);
查詢數據操作 :
dataset. getSeries(int series);
TimeSeries 對象操作
實例化：
TimeSeries ts=TimeSeries(String name, Class timePeriodClass);
增加數據操作：
ts. add(RegularTimePeriod period, double value);
刪除數據操作：
ts. delete(RegularTimePeriod period);
修改數據操作：
ts. update(RegularTimePeriod period, Number value);
查詢數據操作：
ts. getValue(RegularTimePeriod period);
類 RegularTimePeriod 是 JFreeChart 提供的時間模板類，它有很多具體的時間類，比如： Minute 、 Second 、 Hour 、 Day…… 等，不再詳述。