Java开发者必备技能掌握饼图绘制让数据展示更直观全面解析JFreeChart和JavaFX等主流图表库使用技巧

引言：数据可视化与饼图的重要性

在当今数据驱动的时代，数据可视化已成为软件开发中不可或缺的技能。饼图作为一种直观展示数据占比的图表类型，广泛应用于各类数据分析和展示场景。无论是企业报表、数据仪表盘还是学术研究，饼图都能帮助用户快速理解各部分数据在整体中的比例关系。对于Java开发者而言，掌握饼图绘制技术不仅能提升应用的用户体验，还能让数据展示更加专业和直观。本文将全面解析Java生态中主流的图表库，特别是JFreeChart和JavaFX，帮助开发者掌握饼图绘制的核心技能。

饼图基础与应用场景

饼图是一种圆形统计图表，它被分割成多个扇形区域，每个区域的大小表示对应数据项在整体中的比例。饼图的优点在于直观易懂，能够清晰地显示各部分与整体的关系。在实际应用中，饼图常用于以下场景：

市场份额分析：展示不同公司或产品在市场中的占比
预算分配：显示不同部门或项目的预算分配情况
调查结果：展示问卷调查中各选项的选择比例
销售分析：显示不同产品或地区的销售贡献
资源使用情况：展示系统资源（如CPU、内存）的使用分配

虽然饼图非常直观，但在使用时也需注意其局限性。当数据项过多（通常超过7个）或各部分比例相近时，饼图的视觉效果会大打折扣，此时可能需要考虑其他图表类型，如条形图或树状图。

JFreeChart库详解与饼图绘制

JFreeChart简介

JFreeChart是Java中最成熟、功能最强大的开源图表库之一。它提供了丰富的图表类型，包括饼图、柱状图、折线图、散点图等。JFreeChart的优势在于其高度可定制性和丰富的功能集，使得开发者能够创建专业级的图表。

环境配置

要使用JFreeChart，首先需要将其添加到项目中。如果你使用Maven，可以在pom.xml中添加以下依赖：

<dependency> <groupId>org.jfree</groupId> <artifactId>jfreechart</artifactId> <version>1.5.3</version> </dependency>

对于Gradle用户，可以在build.gradle文件中添加：

implementation 'org.jfree:jfreechart:1.5.3'

基础饼图绘制

下面是一个使用JFreeChart创建基础饼图的完整示例：

import org.jfree.chart.ChartFactory; import org.jfree.chart.ChartFrame; import org.jfree.chart.JFreeChart; import org.jfree.chart.labels.StandardPieSectionLabelGenerator; import org.jfree.chart.plot.PiePlot; import org.jfree.data.general.DefaultPieDataset; import org.jfree.data.general.PieDataset; import java.awt.*; public class JFreeChartPieChartExample { public static void main(String[] args) { // 1. 创建数据集 DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset(); dataset.setValue("苹果", 30); dataset.setValue("香蕉", 20); dataset.setValue("橙子", 15); dataset.setValue("葡萄", 25); dataset.setValue("草莓", 10); // 2. 创建JFreeChart对象 JFreeChart chart = ChartFactory.createPieChart( "水果销售比例", // 图表标题 dataset, // 数据集 true, // 是否显示图例 true, // 是否生成工具提示 false // 是否生成URL ); // 3. 设置图表样式 PiePlot plot = (PiePlot) chart.getPlot(); plot.setLabelFont(new Font("宋体", Font.PLAIN, 12)); plot.setNoDataMessage("没有数据显示"); plot.setCircular(false); plot.setLabelGap(0.02D); // 设置标签格式，显示百分比 plot.setLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator("{0} ({2})")); // 设置背景色 chart.setBackgroundPaint(Color.white); // 4. 显示图表 ChartFrame frame = new ChartFrame("水果销售比例", chart); frame.pack(); frame.setVisible(true); } }

高级饼图定制

JFreeChart提供了丰富的定制选项，下面是一个更复杂的示例，展示了如何创建3D饼图并自定义颜色、标签等属性：

import org.jfree.chart.ChartFactory; import org.jfree.chart.ChartFrame; import org.jfree.chart.JFreeChart; import org.jfree.chart.labels.StandardPieSectionLabelGenerator; import org.jfree.chart.plot.PiePlot3D; import org.jfree.data.general.DefaultPieDataset; import org.jfree.data.general.PieDataset; import org.jfree.util.Rotation; import java.awt.*; public class JFreeChart3DPieChartExample { public static void main(String[] args) { // 创建数据集 DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset(); dataset.setValue("苹果", 30); dataset.setValue("香蕉", 20); dataset.setValue("橙子", 15); dataset.setValue("葡萄", 25); dataset.setValue("草莓", 10); // 创建3D饼图 JFreeChart chart = ChartFactory.createPieChart3D( "水果销售比例", // 图表标题 dataset, // 数据集 true, // 是否显示图例 true, // 是否生成工具提示 false // 是否生成URL ); // 获取绘图区对象 PiePlot3D plot = (PiePlot3D) chart.getPlot(); // 设置起始角度 plot.setStartAngle(290); // 设置旋转方向 plot.setDirection(Rotation.CLOCKWISE); // 设置透明度 plot.setForegroundAlpha(0.7f); // 设置各部分颜色 plot.setSectionPaint("苹果", new Color(255, 99, 71)); plot.setSectionPaint("香蕉", new Color(255, 215, 0)); plot.setSectionPaint("橙子", new Color(255, 165, 0)); plot.setSectionPaint("葡萄", new Color(128, 0, 128)); plot.setSectionPaint("草莓", new Color(255, 0, 0)); // 设置标签格式 plot.setLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator("{0} = {2}")); // 设置图例形状 plot.setLegendLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator("{0} ({1}%)")); // 设置背景色 chart.setBackgroundPaint(Color.white); // 设置标题字体 chart.getTitle().setFont(new Font("宋体", Font.BOLD, 16)); // 显示图表 ChartFrame frame = new ChartFrame("水果销售比例", chart); frame.pack(); frame.setVisible(true); } }

导出饼图为图片

在实际应用中，我们经常需要将生成的图表导出为图片文件。JFreeChart支持多种图片格式，如PNG、JPEG等。以下是一个将饼图导出为PNG文件的示例：

import org.jfree.chart.ChartFactory; import org.jfree.chart.ChartUtils; import org.jfree.chart.JFreeChart; import org.jfree.data.general.DefaultPieDataset; import java.io.File; import java.io.IOException; public class JFreeChartExportExample { public static void main(String[] args) { // 创建数据集 DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset(); dataset.setValue("苹果", 30); dataset.setValue("香蕉", 20); dataset.setValue("橙子", 15); dataset.setValue("葡萄", 25); dataset.setValue("草莓", 10); // 创建饼图 JFreeChart chart = ChartFactory.createPieChart( "水果销售比例", dataset, true, true, false ); // 导出为PNG文件 try { File file = new File("pie_chart.png"); ChartUtils.saveChartAsPNG(file, chart, 600, 400); System.out.println("图表已成功导出到: " + file.getAbsolutePath()); } catch (IOException e) { System.err.println("导出图表时出错: " + e.getMessage()); } } }

在Web应用中使用JFreeChart

JFreeChart也可以很好地集成到Web应用中。以下是一个在Servlet中生成饼图并返回给客户端的示例：

import org.jfree.chart.ChartFactory; import org.jfree.chart.ChartUtils; import org.jfree.chart.JFreeChart; import org.jfree.data.general.DefaultPieDataset; import javax.servlet.ServletException; import javax.servlet.http.HttpServlet; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import javax.servlet.http.HttpServletResponse; import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; public class PieChartServlet extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { // 创建数据集 DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset(); dataset.setValue("苹果", 30); dataset.setValue("香蕉", 20); dataset.setValue("橙子", 15); dataset.setValue("葡萄", 25); dataset.setValue("草莓", 10); // 创建饼图 JFreeChart chart = ChartFactory.createPieChart( "水果销售比例", dataset, true, true, false ); // 设置响应内容类型 response.setContentType("image/png"); // 将图表写入响应输出流 try (OutputStream out = response.getOutputStream()) { ChartUtils.writeChartAsPNG(out, chart, 600, 400); } } }

JavaFX库详解与饼图绘制

JavaFX简介

JavaFX是Oracle推出的用于创建富互联网应用程序(RIA)的软件平台，作为Swing的继任者，它提供了现代化的图形和媒体API。JavaFX内置了强大的图表功能，包括饼图、柱状图、折线图等，并且支持CSS样式和动画效果，使得创建交互式图表变得简单。

环境配置

使用JavaFX需要确保你的开发环境已正确配置。如果你使用Java 11或更高版本，需要单独添加JavaFX模块。对于Maven项目，可以在pom.xml中添加以下依赖：

<dependencies> <dependency> <groupId>org.openjfx</groupId> <artifactId>javafx-controls</artifactId> <version>17</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.openjfx</groupId> <artifactId>javafx-fxml</artifactId> <version>17</version> </dependency> </dependencies>

对于Gradle项目，可以在build.gradle文件中添加：

dependencies { implementation 'org.openjfx:javafx-controls:17' implementation 'org.openjfx:javafx-fxml:17' }

基础饼图绘制

下面是一个使用JavaFX创建基础饼图的完整示例：

import javafx.application.Application; import javafx.collections.FXCollections; import javafx.collections.ObservableList; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.chart.PieChart; import javafx.stage.Stage; public class JavaFXPieChartExample extends Application { @Override public void start(Stage primaryStage) { // 1. 创建饼图数据 ObservableList<PieChart.Data> pieChartData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("苹果", 30), new PieChart.Data("香蕉", 20), new PieChart.Data("橙子", 15), new PieChart.Data("葡萄", 25), new PieChart.Data("草莓", 10) ); // 2. 创建饼图 PieChart chart = new PieChart(pieChartData); chart.setTitle("水果销售比例"); // 3. 设置场景和舞台 Scene scene = new Scene(chart, 800, 600); primaryStage.setTitle("JavaFX饼图示例"); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); } public static void main(String[] args) { launch(args); } }

高级饼图定制

JavaFX允许通过CSS和代码对饼图进行高度定制。以下是一个更复杂的示例，展示了如何自定义饼图的样式、标签和交互效果：

import javafx.application.Application; import javafx.collections.FXCollections; import javafx.collections.ObservableList; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.chart.PieChart; import javafx.scene.control.Label; import javafx.scene.input.MouseEvent; import javafx.scene.layout.StackPane; import javafx.scene.paint.Color; import javafx.stage.Stage; public class JavaFXAdvancedPieChartExample extends Application { private Label caption = new Label(""); @Override public void start(Stage primaryStage) { // 创建饼图数据 ObservableList<PieChart.Data> pieChartData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("苹果", 30), new PieChart.Data("香蕉", 20), new PieChart.Data("橙子", 15), new PieChart.Data("葡萄", 25), new PieChart.Data("草莓", 10) ); // 创建饼图 PieChart chart = new PieChart(pieChartData); chart.setTitle("水果销售比例"); // 设置图例可见 chart.setLegendVisible(true); // 设置标签行长度 chart.setLabelLineLength(10); // 设置标签可见 chart.setLabelsVisible(true); // 设置起始角度 chart.setStartAngle(90); // 设置时钟方向 chart.setClockwise(true); // 添加鼠标事件处理 for (PieChart.Data data : chart.getData()) { data.getNode().addEventHandler(MouseEvent.MOUSE_ENTERED, e -> { caption.setText(data.getName() + ": " + data.getPieValue() + " (" + (data.getPieValue() / getTotalValue(pieChartData) * 100) + "%)"); caption.setTextFill(Color.DARKBLUE); }); } // 创建布局 StackPane root = new StackPane(); root.getChildren().addAll(chart, caption); // 设置场景和舞台 Scene scene = new Scene(root, 800, 600); primaryStage.setTitle("JavaFX高级饼图示例"); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); } // 计算总数值 private double getTotalValue(ObservableList<PieChart.Data> data) { double total = 0; for (PieChart.Data d : data) { total += d.getPieValue(); } return total; } public static void main(String[] args) { launch(args); } }

使用CSS样式定制饼图

JavaFX的一个强大特性是支持CSS样式。你可以通过CSS文件或代码内联样式来定制饼图的外观。以下是一个使用CSS定制饼图的示例：

import javafx.application.Application; import javafx.collections.FXCollections; import javafx.collections.ObservableList; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.chart.PieChart; import javafx.stage.Stage; public class JavaFXStyledPieChartExample extends Application { @Override public void start(Stage primaryStage) { // 创建饼图数据 ObservableList<PieChart.Data> pieChartData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("苹果", 30), new PieChart.Data("香蕉", 20), new PieChart.Data("橙子", 15), new PieChart.Data("葡萄", 25), new PieChart.Data("草莓", 10) ); // 创建饼图 PieChart chart = new PieChart(pieChartData); chart.setTitle("水果销售比例"); // 添加CSS样式 chart.setStyle("-fx-background-color: #f0f0f0;"); chart.setTitleSide(javafx.geometry.Side.TOP); // 设置图表标题样式 chart.lookup(".chart-title").setStyle("-fx-font-size: 20px; -fx-font-weight: bold;"); // 设置图例样式 chart.lookup(".chart-legend").setStyle("-fx-background-color: transparent;"); // 设置场景和舞台 Scene scene = new Scene(chart, 800, 600); scene.getStylesheets().add(getClass().getResource("pie-chart-styles.css").toExternalForm()); primaryStage.setTitle("JavaFX样式饼图示例"); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); } public static void main(String[] args) { launch(args); } }

对应的CSS文件 pie-chart-styles.css 内容如下：

/* 饼图样式 */ .chart-pie { -fx-border-color: #cccccc; -fx-border-width: 1px; -fx-padding: 10px; } /* 饼图数据项样式 */ .chart-pie-label { -fx-font-size: 12px; -fx-font-weight: bold; -fx-text-fill: #333333; } /* 饼图数据项线条样式 */ .chart-pie-label-line { -fx-stroke: #666666; -fx-stroke-width: 1px; } /* 图例项样式 */ .chart-legend-item { -fx-font-size: 12px; -fx-text-fill: #333333; } /* 图例符号样式 */ .chart-legend-item-symbol { -fx-background-radius: 0; -fx-padding: 2px; }

动态更新饼图数据

JavaFX的图表支持动态数据更新，这对于创建实时数据可视化应用非常有用。以下是一个动态更新饼图数据的示例：

import javafx.animation.Animation; import javafx.animation.KeyFrame; import javafx.animation.Timeline; import javafx.application.Application; import javafx.collections.FXCollections; import javafx.collections.ObservableList; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.chart.PieChart; import javafx.stage.Stage; import javafx.util.Duration; import java.util.Random; public class JavaFXDynamicPieChartExample extends Application { private Random random = new Random(); private ObservableList<PieChart.Data> pieChartData; @Override public void start(Stage primaryStage) { // 创建初始饼图数据 pieChartData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("苹果", 30), new PieChart.Data("香蕉", 20), new PieChart.Data("橙子", 15), new PieChart.Data("葡萄", 25), new PieChart.Data("草莓", 10) ); // 创建饼图 PieChart chart = new PieChart(pieChartData); chart.setTitle("实时水果销售比例"); // 设置动画 Timeline timeline = new Timeline( new KeyFrame(Duration.seconds(2), event -> updateChartData()) ); timeline.setCycleCount(Animation.INDEFINITE); timeline.play(); // 设置场景和舞台 Scene scene = new Scene(chart, 800, 600); primaryStage.setTitle("JavaFX动态饼图示例"); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); } // 更新图表数据 private void updateChartData() { for (PieChart.Data data : pieChartData) { // 生成随机值，范围在5到40之间 double newValue = 5 + random.nextDouble() * 35; data.setPieValue(newValue); } } public static void main(String[] args) { launch(args); } }

其他Java图表库简介

除了JFreeChart和JavaFX，Java生态中还有其他一些优秀的图表库，下面简要介绍几个：

Apache Commons Chart

Apache Commons Chart是Apache软件基金会下的一个项目，提供了创建各种类型图表的功能。它设计简单，易于使用，适合基本的图表需求。

import org.apache.commons.chart.Chart; import org.apache.commons.chart.ChartFactory; import org.apache.commons.chart.data.DefaultPieDataset; import org.apache.commons.chart.plot.PiePlot; import java.awt.*; public class CommonsChartExample { public static void main(String[] args) { // 创建数据集 DefaultPieDataset dataset = new DefaultPieDataset(); dataset.setValue("苹果", 30); dataset.setValue("香蕉", 20); dataset.setValue("橙子", 15); dataset.setValue("葡萄", 25); dataset.setValue("草莓", 10); // 创建饼图 Chart chart = ChartFactory.createPieChart("水果销售比例", dataset, true, true, false); // 获取绘图区并设置样式 PiePlot plot = (PiePlot) chart.getPlot(); plot.setSectionPaint("苹果", Color.RED); plot.setSectionPaint("香蕉", Color.YELLOW); plot.setSectionPaint("橙子", Color.ORANGE); plot.setSectionPaint("葡萄", new Color(128, 0, 128)); plot.setSectionPaint("草莓", Color.PINK); // 显示图表 chart.show(); } }

JCharts

JCharts是一个轻量级的Java图表库，适合需要简单图表功能的项目。它的API简单直观，但功能相对有限。

import org.jCharts.Chart; import org.jCharts.chartData.ChartDataException; import org.jCharts.chartData.PieChartDataSet; import org.jCharts.properties.PieChart2DProperties; import org.jCharts.types.ChartType; import java.awt.*; public class JChartsExample { public static void main(String[] args) { try { // 准备数据 String[] labels = {"苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "草莓"}; double[] data = {30, 20, 15, 25, 10}; Paint[] paints = {Color.RED, Color.YELLOW, Color.ORANGE, new Color(128, 0, 128), Color.PINK}; // 创建数据集 PieChart2DProperties properties = new PieChart2DProperties(); PieChartDataSet dataSet = new PieChartDataSet("水果销售比例", data, labels, paints, ChartType.PIE); // 创建图表 Chart chart = new Chart(dataSet, properties); // 显示图表 chart.show(); } catch (ChartDataException e) { e.printStackTrace(); } } }

XChart

XChart是一个轻量级、快速的Java图表库，特别适合需要快速生成简单图表的场景。它的API设计简洁，使用方便。

import org.knowm.xchart.PieChart; import org.knowm.xchart.PieChartBuilder; import org.knowm.xchart.SwingWrapper; import org.knowm.xchart.style.Styler; import java.awt.*; public class XChartExample { public static void main(String[] args) { // 创建饼图 PieChart chart = new PieChartBuilder() .width(800) .height(600) .title("水果销售比例") .theme(Styler.ChartTheme.GGPlot2) .build(); // 添加数据 chart.addSeries("苹果", 30); chart.addSeries("香蕉", 20); chart.addSeries("橙子", 15); chart.addSeries("葡萄", 25); chart.addSeries("草莓", 10); // 自定义颜色 chart.getStyler().setSeriesColors(new Color[]{ Color.RED, Color.YELLOW, Color.ORANGE, new Color(128, 0, 128), Color.PINK }); // 显示图表 new SwingWrapper<>(chart).displayChart(); } }

图表库比较与选择

在选择适合项目的Java图表库时，需要考虑多个因素。下面对主要图表库进行比较：

功能丰富度

JFreeChart：功能最为全面，支持几乎所有的图表类型，包括2D和3D图表。提供丰富的定制选项，适合创建专业级图表。
JavaFX：内置图表功能，支持常见的图表类型，包括饼图、柱状图、折线图等。支持CSS样式和动画效果，适合创建交互式图表。
Apache Commons Chart：提供基本的图表功能，适合简单的图表需求。
JCharts：功能相对有限，主要提供基本的2D图表。
XChart：专注于快速生成简单图表，功能相对基础但API简洁。

性能

JFreeChart：功能强大但相对较重，对于大量数据或实时更新可能存在性能瓶颈。
JavaFX：性能较好，特别是对于动态更新和交互式图表。
XChart：轻量级设计，性能较好，适合快速渲染大量数据。
JCharts和Apache Commons Chart：性能中等，适合中小规模数据。

易用性

JavaFX：API设计直观，与JavaFX框架无缝集成，适合已有JavaFX项目。
XChart：API简洁，学习曲线平缓，适合快速开发。
JFreeChart：功能强大但API相对复杂，需要更多学习成本。
Apache Commons Chart和JCharts：API相对简单，但文档和社区支持有限。

社区支持与文档

JFreeChart：拥有最活跃的社区和最丰富的文档资源，有大量示例和教程。
JavaFX：作为Oracle官方支持的框架，有良好的文档和社区支持。
XChart：文档相对完善，有基本的示例和API文档。
Apache Commons Chart和JCharts：社区活跃度较低，文档相对有限。

适用场景

JFreeChart：适合需要高度定制和专业图表的企业级应用，特别是需要导出高质量图像的场景。
JavaFX：适合创建交互式桌面应用，特别是需要动画效果和CSS样式的场景。
XChart：适合需要快速生成简单图表的场景，如数据分析和原型开发。
Apache Commons Chart和JCharts：适合对图表需求简单的轻量级应用。

最佳实践与技巧

数据准备与处理

在绘制饼图之前，良好的数据准备是至关重要的。以下是一些数据准备的最佳实践：

数据归一化：确保数据值的总和为100或者百分比形式，这样饼图才能正确显示比例关系。

// 数据归一化示例 public static void normalizeData(Map<String, Double> data) { double sum = data.values().stream().mapToDouble(Double::doubleValue).sum(); data.forEach((key, value) -> data.put(key, (value / sum) * 100)); }

数据排序：考虑按照数值大小对数据进行排序，这样可以让饼图的显示更加有序。

// 数据排序示例 public static List<Map.Entry<String, Double>> sortData(Map<String, Double> data) { return data.entrySet().stream() .sorted(Map.Entry.<String, Double>comparingByValue().reversed()) .collect(Collectors.toList()); }

处理小比例数据：对于比例过小的数据项，可以考虑合并为”其他”类别，以避免饼图过于碎片化。

// 合并小比例数据示例 public static void combineSmallData(Map<String, Double> data, double threshold) { Map<String, Double> smallData = new HashMap<>(); double otherSum = 0; Iterator<Map.Entry<String, Double>> iterator = data.entrySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Map.Entry<String, Double> entry = iterator.next(); if (entry.getValue() < threshold) { otherSum += entry.getValue(); iterator.remove(); } } if (otherSum > 0) { data.put("其他", otherSum); } }

颜色选择与视觉设计

良好的颜色选择可以大大提升饼图的可读性和美观度。以下是一些颜色选择的最佳实践：

使用对比色：确保相邻的扇形区域使用对比明显的颜色，以便区分。

// JFreeChart中设置对比色 public static void setContrastingColors(PiePlot plot, String[] keys) { Color[] contrastingColors = { new Color(65, 105, 225), // Royal Blue new Color(255, 99, 71), // Tomato new Color(50, 205, 50), // Lime Green new Color(255, 165, 0), // Orange new Color(138, 43, 226), // Blue Violet new Color(255, 215, 0), // Gold new Color(220, 20, 60) // Crimson }; for (int i = 0; i < keys.length; i++) { plot.setSectionPaint(keys[i], contrastingColors[i % contrastingColors.length]); } }

使用色彩主题：考虑使用预定义的色彩主题，确保图表风格一致。

// JavaFX中使用色彩主题 public static void applyColorTheme(PieChart chart) { String[] styleClasses = { "pie-chart-color-1", "pie-chart-color-2", "pie-chart-color-3", "pie-chart-color-4", "pie-chart-color-5" }; ObservableList<PieChart.Data> data = chart.getData(); for (int i = 0; i < data.size(); i++) { Node node = data.get(i).getNode(); node.getStyleClass().add(styleClasses[i % styleClasses.length]); } }

对应的CSS文件：

.pie-chart-color-1 { -fx-pie-color: #4169E1; } .pie-chart-color-2 { -fx-pie-color: #FF6347; } .pie-chart-color-3 { -fx-pie-color: #32CD32; } .pie-chart-color-4 { -fx-pie-color: #FFA500; } .pie-chart-color-5 { -fx-pie-color: #8A2BE2; }

考虑色盲友好：选择对色盲人士友好的颜色方案，确保图表对所有用户都可访问。

// 色盲友好的颜色方案 public static Color[] getColorBlindFriendlyColors() { return new Color[] { new Color(0, 114, 178), // Blue new Color(230, 159, 0), // Orange new Color(0, 158, 115), // Bluish Green new Color(204, 121, 167), // Reddish Purple new Color(86, 180, 233), // Sky Blue new Color(240, 228, 66), // Yellow new Color(0, 0, 0) // Black }; }

标签与图例设计

良好的标签和图例设计可以大大提升饼图的可读性。以下是一些设计技巧：

显示百分比：在标签中同时显示数值和百分比，提供更完整的信息。

// JFreeChart中设置标签格式 plot.setLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator( "{0} = {1} ({2})", NumberFormat.getNumberInstance(), new DecimalFormat("0.00%") ));

优化标签位置：避免标签重叠，确保每个标签都清晰可读。

// JFreeChart中优化标签位置 plot.setLabelGap(0.02); plot.setMaximumLabelWidth(0.20); plot.setLabelBackgroundPaint(new Color(255, 255, 255, 200)); plot.setLabelOutlinePaint(null); plot.setLabelShadowPaint(null);

使用图例：当饼图数据项较多时，考虑使用图例代替直接在扇形上显示标签。

// JavaFX中优化图例显示 chart.setLegendVisible(true); chart.setLegendSide(Side.BOTTOM);

交互与动画

添加交互和动画效果可以提升用户体验，使饼图更加生动。以下是一些实现技巧：

添加悬停效果：当鼠标悬停在扇形上时，突出显示该扇形。

// JavaFX中添加悬停效果 for (PieChart.Data data : chart.getData()) { Node node = data.getNode(); node.setOnMouseEntered(e -> { node.setStyle("-fx-effect: dropshadow(gaussian, rgba(0,0,0,0.5), 10, 0, 0, 0);"); // 突出显示扇形 node.setScaleX(1.05); node.setScaleY(1.05); }); node.setOnMouseExited(e -> { node.setStyle(""); // 恢复原始大小 node.setScaleX(1.0); node.setScaleY(1.0); }); }

添加点击事件：允许用户点击扇形以获取更多信息或执行操作。

// JavaFX中添加点击事件 for (PieChart.Data data : chart.getData()) { Node node = data.getNode(); node.setOnMouseClicked(e -> { Alert alert = new Alert(Alert.AlertType.INFORMATION); alert.setTitle("详细信息"); alert.setHeaderText(data.getName()); alert.setContentText(String.format("数值: %.2fn占比: %.2f%%", data.getPieValue(), data.getPieValue() / getTotalValue(chart.getData()) * 100)); alert.showAndWait(); }); }

添加动画效果：为饼图添加动画效果，使数据展示更加生动。

// JavaFX中添加动画效果 public static void addAnimation(PieChart chart) { // 初始状态：饼图不可见 chart.setAnimated(false); chart.setOpacity(0); // 淡入动画 FadeTransition fadeIn = new FadeTransition(Duration.millis(1000), chart); fadeIn.setFromValue(0); fadeIn.setToValue(1); // 扇形展开动画 Timeline timeline = new Timeline(); for (PieChart.Data data : chart.getData()) { KeyValue keyValue = new KeyValue(data.getNode().scaleXProperty(), 0); KeyValue keyValue2 = new KeyValue(data.getNode().scaleYProperty(), 0); KeyFrame keyFrame = new KeyFrame(Duration.ZERO, keyValue, keyValue2); KeyValue keyValueEnd = new KeyValue(data.getNode().scaleXProperty(), 1); KeyValue keyValueEnd2 = new KeyValue(data.getNode().scaleYProperty(), 1); KeyFrame keyFrameEnd = new KeyFrame(Duration.millis(1000), keyValueEnd, keyValueEnd2); timeline.getKeyFrames().addAll(keyFrame, keyFrameEnd); } // 播放动画 ParallelTransition parallelTransition = new ParallelTransition(fadeIn, timeline); parallelTransition.play(); }

性能优化

在处理大量数据或需要实时更新饼图时，性能优化尤为重要。以下是一些优化技巧：

避免频繁重绘：在批量更新数据时，先禁用自动重绘，完成所有更新后再启用。

// JFreeChart中避免频繁重绘 public static void batchUpdateData(DefaultPieDataset dataset, Map<String, Double> newData) { // 禁用通知 dataset.setNotify(false); // 批量更新数据 dataset.clear(); newData.forEach(dataset::setValue); // 重新启用通知并触发重绘 dataset.setNotify(true); }

使用缓存：对于不经常变化的饼图，考虑缓存渲染结果。

// JavaFX中缓存饼图图像 public static WritableImage cacheChart(PieChart chart) { // 创建快照 WritableImage image = chart.snapshot(new SnapshotParameters(), null); return image; }

限制数据点数量：避免在饼图中显示过多数据点，考虑合并小比例数据。

// 限制饼图数据点数量 public static void limitDataPoints(ObservableList<PieChart.Data> data, int maxPoints) { if (data.size() <= maxPoints) { return; } // 按值排序 data.sort((d1, d2) -> Double.compare(d2.getPieValue(), d1.getPieValue())); // 保留前maxPoints-1个数据点 List<PieChart.Data> topData = data.subList(0, maxPoints - 1); // 计算剩余数据点的总和 double othersSum = data.subList(maxPoints - 1, data.size()).stream() .mapToDouble(PieChart.Data::getPieValue) .sum(); // 清空并重新添加数据 data.clear(); data.addAll(topData); data.add(new PieChart.Data("其他", othersSum)); }

实际应用案例

企业销售数据分析系统

假设我们需要开发一个企业销售数据分析系统，其中包含一个模块用于展示各产品线的销售占比。我们将使用JFreeChart来实现这个功能。

import org.jfree.chart.ChartFactory; import org.jfree.chart.ChartFrame; import org.jfree.chart.JFreeChart; import org.jfree.chart.labels.StandardPieSectionLabelGenerator; import org.jfree.chart.plot.PiePlot; import org.jfree.data.general.DefaultPieDataset; import org.jfree.data.general.PieDataset; import org.jfree.util.Rotation; import javax.swing.*; import java.awt.*; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.text.DecimalFormat; import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class SalesAnalysisSystem { private DefaultPieDataset dataset; private JFreeChart chart; private ChartFrame frame; private Map<String, Double> salesData; public SalesAnalysisSystem() { // 初始化销售数据 salesData = new HashMap<>(); salesData.put("电子产品", 350000.0); salesData.put("服装", 280000.0); salesData.put("食品", 150000.0); salesData.put("家居用品", 120000.0); salesData.put("图书", 80000.0); salesData.put("其他", 20000.0); // 创建数据集 dataset = new DefaultPieDataset(); updateDataset(); // 创建饼图 chart = ChartFactory.createPieChart3D( "产品线销售占比分析", dataset, true, true, false ); // 自定义图表样式 customizeChart(); // 创建显示窗口 frame = new ChartFrame("销售数据分析系统", chart); frame.setSize(800, 600); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); // 添加控制面板 addControlPanel(); } private void updateDataset() { dataset.clear(); salesData.forEach(dataset::setValue); } private void customizeChart() { PiePlot3D plot = (PiePlot3D) chart.getPlot(); // 设置起始角度和方向 plot.setStartAngle(290); plot.setDirection(Rotation.CLOCKWISE); // 设置透明度 plot.setForegroundAlpha(0.7f); plot.setBackgroundAlpha(0.5f); // 设置各部分颜色 plot.setSectionPaint("电子产品", new Color(65, 105, 225)); plot.setSectionPaint("服装", new Color(255, 99, 71)); plot.setSectionPaint("食品", new Color(50, 205, 50)); plot.setSectionPaint("家居用品", new Color(255, 165, 0)); plot.setSectionPaint("图书", new Color(138, 43, 226)); plot.setSectionPaint("其他", new Color(169, 169, 169)); // 设置标签格式 plot.setLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator( "{0}: ¥{1} ({2})", new DecimalFormat("¥#,##0"), new DecimalFormat("0.00%") )); // 设置图例标签格式 plot.setLegendLabelGenerator(new StandardPieSectionLabelGenerator( "{0} ({1}%)" )); // 设置标题字体 chart.getTitle().setFont(new Font("微软雅黑", Font.BOLD, 18)); // 设置背景色 chart.setBackgroundPaint(Color.white); plot.setBackgroundPaint(Color.white); } private void addControlPanel() { JPanel controlPanel = new JPanel(new FlowLayout()); // 添加刷新按钮 JButton refreshButton = new JButton("刷新数据"); refreshButton.addActionListener(new ActionListener() { @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { // 模拟数据更新 salesData.replaceAll((k, v) -> v * (0.9 + Math.random() * 0.2)); updateDataset(); frame.repaint(); } }); controlPanel.add(refreshButton); // 添加导出按钮 JButton exportButton = new JButton("导出图表"); exportButton.addActionListener(new ActionListener() { @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) { // 导出图表为PNG文件 JFileChooser fileChooser = new JFileChooser(); fileChooser.setDialogTitle("保存图表"); fileChooser.setSelectedFile(new File("sales_analysis.png")); int userSelection = fileChooser.showSaveDialog(frame); if (userSelection == JFileChooser.APPROVE_OPTION) { File fileToSave = fileChooser.getSelectedFile(); try { ChartUtils.saveChartAsPNG(fileToSave, chart, 800, 600); JOptionPane.showMessageDialog(frame, "图表已成功导出到:n" + fileToSave.getAbsolutePath(), "导出成功", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE); } catch (Exception ex) { JOptionPane.showMessageDialog(frame, "导出图表时出错:n" + ex.getMessage(), "导出失败", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); } } } }); controlPanel.add(exportButton); // 添加控制面板到窗口 frame.getContentPane().add(controlPanel, BorderLayout.SOUTH); } public void show() { frame.setVisible(true); } public static void main(String[] args) { SwingUtilities.invokeLater(() -> { SalesAnalysisSystem system = new SalesAnalysisSystem(); system.show(); }); } }

实时数据监控仪表盘

现在，让我们使用JavaFX创建一个实时数据监控仪表盘，展示系统资源使用情况。

import javafx.animation.Animation; import javafx.animation.KeyFrame; import javafx.animation.Timeline; import javafx.application.Application; import javafx.collections.FXCollections; import javafx.collections.ObservableList; import javafx.geometry.Side; import javafx.scene.Scene; import javafx.scene.chart.PieChart; import javafx.scene.control.Label; import javafx.scene.control.Tooltip; import javafx.scene.layout.BorderPane; import javafx.scene.layout.HBox; import javafx.scene.layout.VBox; import javafx.stage.Stage; import javafx.util.Duration; import java.util.Random; public class SystemMonitorDashboard extends Application { private Random random = new Random(); private ObservableList<PieChart.Data> cpuData; private ObservableList<PieChart.Data> memoryData; private ObservableList<PieChart.Data> diskData; private PieChart cpuChart; private PieChart memoryChart; private PieChart diskChart; private Label cpuLabel; private Label memoryLabel; private Label diskLabel; @Override public void start(Stage primaryStage) { // 初始化数据 cpuData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("已使用", 30), new PieChart.Data("空闲", 70) ); memoryData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("已使用", 50), new PieChart.Data("空闲", 50) ); diskData = FXCollections.observableArrayList( new PieChart.Data("已使用", 65), new PieChart.Data("空闲", 35) ); // 创建饼图 cpuChart = createPieChart("CPU使用率", cpuData); memoryChart = createPieChart("内存使用率", memoryData); diskChart = createPieChart("磁盘使用率", diskData); // 创建标签 cpuLabel = new Label("CPU: 30%"); memoryLabel = new Label("内存: 50%"); diskLabel = new Label("磁盘: 65%"); // 设置标签样式 cpuLabel.setStyle("-fx-font-size: 16px; -fx-font-weight: bold;"); memoryLabel.setStyle("-fx-font-size: 16px; -fx-font-weight: bold;"); diskLabel.setStyle("-fx-font-size: 16px; -fx-font-weight: bold;"); // 创建图表容器 VBox cpuBox = new VBox(10, cpuLabel, cpuChart); VBox memoryBox = new VBox(10, memoryLabel, memoryChart); VBox diskBox = new VBox(10, diskLabel, diskChart); // 设置容器样式 cpuBox.setStyle("-fx-padding: 10; -fx-background-color: #f0f0f0; -fx-border-color: #cccccc; -fx-border-radius: 5;"); memoryBox.setStyle("-fx-padding: 10; -fx-background-color: #f0f0f0; -fx-border-color: #cccccc; -fx-border-radius: 5;"); diskBox.setStyle("-fx-padding: 10; -fx-background-color: #f0f0f0; -fx-border-color: #cccccc; -fx-border-radius: 5;"); // 创建主布局 HBox chartsBox = new HBox(20, cpuBox, memoryBox, diskBox); // 创建标题 Label titleLabel = new Label("系统资源实时监控"); titleLabel.setStyle("-fx-font-size: 24px; -fx-font-weight: bold; -fx-padding: 10;"); // 创建根布局 BorderPane root = new BorderPane(); root.setTop(titleLabel); root.setCenter(chartsBox); // 设置场景和舞台 Scene scene = new Scene(root, 1000, 600); primaryStage.setTitle("系统监控仪表盘"); primaryStage.setScene(scene); primaryStage.show(); // 设置定时更新 Timeline timeline = new Timeline( new KeyFrame(Duration.seconds(2), event -> updateData()) ); timeline.setCycleCount(Animation.INDEFINITE); timeline.play(); } private PieChart createPieChart(String title, ObservableList<PieChart.Data> data) { PieChart chart = new PieChart(data); chart.setTitle(title); chart.setLegendVisible(false); chart.setLabelsVisible(false); chart.setStartAngle(90); chart.setClockwise(true); // 设置颜色 for (PieChart.Data item : data) { if (item.getName().equals("已使用")) { item.getNode().setStyle("-fx-pie-color: #FF6347;"); // 番茄色 } else { item.getNode().setStyle("-fx-pie-color: #90EE90;"); // 浅绿色 } // 添加工具提示 Tooltip tooltip = new Tooltip(); item.getNode().setOnMouseEntered(e -> { double percentage = item.getPieValue() / (data.get(0).getPieValue() + data.get(1).getPieValue()) * 100; tooltip.setText(String.format("%s: %.1f%%", item.getName(), percentage)); Tooltip.install(item.getNode(), tooltip); }); } return chart; } private void updateData() { // 更新CPU数据 double cpuUsage = Math.min(95, Math.max(5, random.nextDouble() * 100)); cpuData.get(0).setPieValue(cpuUsage); cpuData.get(1).setPieValue(100 - cpuUsage); cpuLabel.setText(String.format("CPU: %.1f%%", cpuUsage)); // 更新内存数据 double memoryUsage = Math.min(95, Math.max(5, random.nextDouble() * 100)); memoryData.get(0).setPieValue(memoryUsage); memoryData.get(1).setPieValue(100 - memoryUsage); memoryLabel.setText(String.format("内存: %.1f%%", memoryUsage)); // 更新磁盘数据 double diskUsage = Math.min(95, Math.max(5, random.nextDouble() * 100)); diskData.get(0).setPieValue(diskUsage); diskData.get(1).setPieValue(100 - diskUsage); diskLabel.setText(String.format("磁盘: %.1f%%", diskUsage)); // 根据使用率调整颜色 adjustColorBasedOnUsage(cpuData.get(0).getNode(), cpuUsage); adjustColorBasedOnUsage(memoryData.get(0).getNode(), memoryUsage); adjustColorBasedOnUsage(diskData.get(0).getNode(), diskUsage); } private void adjustColorBasedOnUsage(Node node, double usage) { if (usage < 50) { node.setStyle("-fx-pie-color: #90EE90;"); // 浅绿色 } else if (usage < 80) { node.setStyle("-fx-pie-color: #FFD700;"); // 金色 } else { node.setStyle("-fx-pie-color: #FF6347;"); // 番茄色 } } public static void main(String[] args) { launch(args); } }

总结与展望

本文全面解析了Java生态中主流的图表库，特别是JFreeChart和JavaFX，详细介绍了如何使用这些库创建和定制饼图。通过丰富的代码示例和实际应用案例，我们展示了饼图绘制的各种技巧和最佳实践。

主要要点回顾

JFreeChart是Java中最成熟、功能最强大的图表库之一，适合创建专业级图表，特别是在需要高度定制和导出高质量图像的场景中表现出色。
JavaFX作为现代化的Java UI框架，内置了强大的图表功能，支持CSS样式和动画效果，适合创建交互式图表和实时数据可视化应用。
除了JFreeChart和JavaFX，还有其他一些图表库可供选择，如Apache Commons Chart、JCharts和XChart，它们各有特点，可根据项目需求进行选择。
良好的数据准备、颜色选择、标签设计和交互效果是创建高质量饼图的关键。
性能优化对于处理大量数据或实时更新的饼图至关重要，包括避免频繁重绘、使用缓存和限制数据点数量等技巧。

未来发展趋势

随着数据可视化技术的不断发展，Java图表库也在持续演进。以下是一些可能的未来发展趋势：

Web集成：随着Web应用的普及，Java图表库可能会增强与Web技术的集成，提供更好的Web支持，如SVG输出和JavaScript交互。
大数据支持：针对大数据场景的图表库可能会出现，提供更高效的数据处理和渲染机制。
增强的交互性：未来的图表库可能会提供更丰富的交互功能，如触摸支持、3D交互和虚拟现实集成。
AI辅助设计：人工智能可能会被用于辅助图表设计，自动推荐最适合数据的图表类型和样式。
实时流数据支持：随着实时数据应用的增多，图表库可能会增强对流数据的支持，提供更高效的实时更新机制。

学习资源推荐

为了进一步深入学习Java图表编程，以下是一些推荐的学习资源：

官方文档：
- JFreeChart官方文档：https://www.jfree.org/jfreechart/api/javadoc/
- JavaFX官方文档：https://openjfx.io/javadoc/17/
书籍：
- 《Java图表开发：JFreeChart从入门到精通》
- 《JavaFX权威指南》
在线教程：
- JFreeChart教程：https://www.tutorialspoint.com/jfreechart/index.htm
- JavaFX图表教程：https://docs.oracle.com/javafx/2/charts/jfxpub-charts.htm
示例代码：
- JFreeChart示例集合：https://www.jfree.org/jfreechart/samples.html
- JavaFX示例集合：https://github.com/openjfx/samples