MacOS BigSur 自动缩放 Java16/Swing 应用程序窗口以实现 5K Retina 显示屏

Question

我们的交互式数学应用程序是使用 Swing JFrames 设计的，并针对 2560p (Mac) 和 1920p (Win) 显示器开发，即使用本机像素坐标进行图形输出和鼠标输入处理。

iMac Retina 5K 测试——大惊喜！应用程序窗口的正常宽度是屏幕宽度的 1/2。我完全预料到在高分辨率 (5120p) iMac（1/4 屏幕宽度）上运行时会出现问题。但不，它呈现 1/2 屏幕宽。

查看程序在何处轮询系统以获取显示设备边界：

    GraphicsDevice[] deviceList = getLocalGraphicsEnvironment.getScreenDevices()

    GraphicsConfiguration[] gc = deviceList[0].getConfigurations();

    Rectangle deviceBounds = gc[0].getBounds(); 

我看到它返回为 [ 0, 0, 2560, 1440 ]，尽管 MacOS 系统报告显示为 [5120 x 2880 ]。

此外，作为应用程序输入的 MouseEvent 坐标被“减半”，以便与 d​​eviceBounds 一致。

我找不到这些测试结果的任何解释。不用说，我很高兴该应用程序无需修改即可在 5K Retina iMac 上完美运行。

但是，我确实需要了解谁在自动缩小本机图形环境。MacOS 就是这么做的吗？Java16 对 Swing 应用程序做了什么？或者，Java16 MacOS JRE 为 Swing 应用程序做了什么？第四种可能性？

Answer 1

太长了；博士

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你问：

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我真的需要了解谁在自动缩小本机图形环境。

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• macOS 缩放屏幕，为应用程序提供逻辑与物理屏幕分辨率。
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• Java 2D、Java AWT和Java Swing尊重并利用这种扩展。
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细节

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警告：我不是Swing 图形工作原理方面的专家，但我也许可以向您提供有关正在发生的情况的基本图片（双关语！）。

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为了简化故事，您可以认为存在逻辑像素与物理像素。

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在过去，例如最初的 Mac，72 个像素分布在一英寸的实际屏幕空间上。选择 72 PPI 这个数字是因为它几乎与点的印刷单位对齐，即每英寸大约有 72 个点。（实际上 1 点等于 0.013836 英寸，因此 72 点等于 0.996264 英寸。）

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几十年来，屏幕变得越来越大，像素密度也随着越来越多的小像素挤在一起而增加。最终我们遇到了丰富的尴尬，足够的像素，我们可以 \xe2\x80\x9cwaste\xe2\x80\x9d 进行更精细的细节处理，填充锯齿以获得更平滑的字体和线条。Apple 将其实现称为Retina屏幕；其他操作系统也有类似的方案（质量有争议）。如今，显示器每英寸像素数从 200 多个到近 500 个不等。

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为了留出额外的物理像素以实现更平滑，我们需要应用程序认为它们正在绘制的逻辑像素、虚拟像素。Apple 过去为此使用 72 像素/英寸 (PPI)，以便与旧版软件兼容，而没有意识到额外的平滑问题。情况可能仍然如此，或者也许现在 PPI 是可变的（我不知道）。但具体数字不是重点。关键是逻辑每英寸像素远低于物理像素。

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\xe2\x9e\xa5 与你的问题密切相关，现代 Java Swing 图形技术尊重那些逻辑像素，同时允许通过额外的物理像素进行额外的平滑。

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我依稀记得，早期过渡时期的情况可能并非如此，额外的像素被浪费了，没有用于平滑/细节处理。因此，当时有一段时间，Swing 应用程序在屏幕上与其他支持 Retina 的应用程序旁边时会显得“厚重”/“锯齿”。最终，Java 2D 和 Java Swing 得到增强，支持 Retina。并且，瞧\xc3\xa0，现代 Swing 应用程序在高分辨率屏幕上看起来很棒。

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（顺便说一句，在Java 17 中，Java 图形技术正在重新设计，以与 Apple\xe2\x80\x99s Metal框架集成，而不是与OpenGL 集成集成，以获得更快、更丰富的图形。）

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保留多少额外物理像素用于额外平滑的比例由用户控制。在 macOS 上，您可以在“系统偏好设置” > “显示” > “分辨率”中控制设置。您可以在此处确定逻辑像素数。

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这是我自己的系统的屏幕截图，一台 MacBook Pro（13 英寸，M1，2020），连接了外部 BenQ 4K 显示器（顺便说一句，我强烈推荐，经过认证）无闪烁）。

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请注意显示器的物理构造，水平方向为 3,840 像素，垂直方向为 2,160 像素。这个3840\xe2\x80\x89\xc3\x97\xe2\x80\x892160就是俗称的4K显示器。

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但我有视网膜缩放功能。因此，操作系统和应用程序的表现就好像我只有 3,008 x 1,692 像素（逻辑像素数）。我进行这种平滑处理，以便 (a) 内容显得更大，更重要的是 (b) 内容显得更平滑，填充了更多细节。

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左上角是一个白色的应用程序窗口，来自我编写的自定义 Java 程序。该应用程序报告 Java Swing 所看到的屏幕。绿色标注线用于我的内部显示器，而橙色线用于上面讨论的外部 4K 显示器。

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\xe2\x9e\xa5 请注意 Java Swing 如何报告与我们在缩放中设置的相同的逻辑像素分辨率。因此，如果将 Java SwingJFrame窗口的大小设置为屏幕宽度的一半，则在这种情况下，您的大小将设置为 3008 的一半，而不是 3840 的一半。

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您可以尝试一下这个应用程序。更改 Mac 的缩放系数，然后单击“更新屏幕信息”按钮以查看新的数字。

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\xe2\x9e\xa5 鉴于您似乎对这种行为感到惊讶，我怀疑您已经在之前的 Mac 上禁用了 Retina 缩放功能。如果不进行缩放，您的软件将使用 \xe2\x80\x9cnative\xe2\x80\x9d 物理像素而不是逻辑像素。您可以说，物理像素等于虚拟像素，一对一映射。

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这是该应用程序的源代码。

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package work.basil.screen;\n\nimport javax.swing.*;\nimport java.awt.*;\nimport java.awt.event.ActionEvent;\nimport java.util.ArrayList;\nimport java.util.List;\n\n// Example app to show current logical screen resolutions.\n// By Basil Bourque. http://www.Basil.work/\npublic class Screener extends JFrame\n{\n    public static void main ( String[] args )\n    {\n        Screener frame = new Screener();\n        frame.setVisible( true );\n    }\n\n    // Constructor\n    public Screener ()\n    {\n        // Layout\n        this.setDefaultCloseOperation( JFrame.DISPOSE_ON_CLOSE );\n        this.setPreferredSize( new Dimension( 600 , 200 ) );\n        this.setLayout( new BorderLayout() );\n\n        // Widgets\n        JTextArea report = new JTextArea( "report goes here" );\n        report.setLineWrap( true );\n        report.setWrapStyleWord( true );\n\n        JButton update = new JButton( "Update screen info" );\n        update.addActionListener( ( ActionEvent e ) -> report.setText( reportScreenInfo() ) );\n\n        // Arrange\n        this.add( report , BorderLayout.CENTER );\n        this.add( update , BorderLayout.PAGE_END );\n        this.pack();\n    }\n\n    private String reportScreenInfo ()\n    {\n        List < String > reportItems = new ArrayList <>();\n\n        GraphicsDevice[] deviceList = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment().getScreenDevices();\n        for ( GraphicsDevice graphicsDevice : deviceList )\n        {\n            reportItems.add( "graphicsDevice ID: " + graphicsDevice.getIDstring() );\n            GraphicsConfiguration[] graphicsConfigurations = graphicsDevice.getConfigurations();\n            for ( GraphicsConfiguration gc : graphicsConfigurations )\n            {\n                reportItems.add( "bounds: " + gc.getBounds() );\n            }\n        }\n\n        String result = String.join( System.lineSeparator() , reportItems );\n        return result;\n    }\n}\n

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