lw.txt

关于java之坦克游戏开发中的论文设计

(Paused)
 
运行状态

(Active)
 
StartApp()
 
DestroyApp()
 
呼叫MIDlet的构造函数
 
DestroyApp()
 
PauseApp()
 
图3-1  MIDlet的流程
 
MIDlet suite是MIDP应用程序的最小单位，JAM负责将手机内的MIDlet suite以图形化的方式呈现，让用户能够选取欲执行的MIDlet suite，一旦选取了某个MIDlet suite，操作系统就会激活KVM执行里面的MIDlet。MIDlet及相关的支持类组成了MIDP应用程序的实际内容。而

每个MIDlet都必须继承javax.microedition.midlet.MIDlet这个抽象类。在MIDP规范中定义了MIDlet的生命周期，以及可以存在的三种状态，包括Paused、Active以及Destroyed，每一个MIDlet在任何时刻只可能处于其中的一个状态。这三种状态的转换关系如图3-1所示：MIDlet有三个状态，分别是pause、active和destroyed。在启动一个MIDlet的时

候，应用管理软件会首先创建一个MIDlet实例并使得他处于pause状态，当startApp()方法被调用的时候MIDlet进入active状态，也就是所说的运行状态。在active状态调用destroyApp(boolean unconditional)或者pauseApp()方法可以使得MIDlet进入destroyed或者pause状态。值得一提的是destroyApp(boolean unconditional)方法，事实上，当destroyApp()方法被调用的时候，AMS通知MIDlet进入destroyed状态。在destroyed状态的MIDlet必须释放了所有的资源，并且保存了数据。如果unconditional为false的时候，MIDlet可以在接到通知后抛出MIDletStateChangeException而保持在当前状态，如果设置为true的话，则必须立即进入destroyed状态。

本程序采用面向对象的设计模式，对游戏中的所有物体赋予对象的概念和属性。运行程序后允许用户选择执行选项菜单，在开始游戏后将先从外部文件载入地图文件，对背景的所有物体进行绘图。在主程序运行的线程中，画面刷新将以一定的频率采用双缓冲技术对屏幕重绘，实时反映整个游戏的进行状态。

游戏开始后先绘制地图，并将各个对象实例化。在主程序运行的线程中，游戏中所有的对象都应该运行在同一个线程下。当敌人或者用户的子弹达到射程范围后，并不删除子弹对象，而是使用setVisable(false)使其不能显示，当用户或敌人在次发射子弹时，只需使用setVisable(true)设置成可以显示即可。在屏幕重绘的主程序中，将在每次的循环中判断若干事件，以便程序进入相关的分支执行相关的反应代码。如：玩家剩余飞机数是为0、敌人、玩家飞机是否被击中、屏幕上相关信息的绘制等。

程序为需要完成独立功能的模块设置了单独的类。lzhhdm类继承自Midlet，gameScrenn类、MenuScreen类继承自GameCanvas，mybullets继承自Sprite类。载入程序后首先启动的是程序介绍的信息画面。点击ok后调用MenuScreen类实现菜单。

如果选择进入游戏，则调用gameScreen类，并且中止MenuScreen类中的线程运行，已提高运行速度。

Mybullets类为玩家子弹类。3.3 Canvas类

为了能有程序开发人员控制接口的外观和行为，需要使用大量的初级用户接口类，尤其在游戏程序中，几乎完全依赖的就是Canvas抽象类进行绘图。从程序开发的观点看，Canvas类可与高级Screen类交互，程序可在需要时在Canvas中掺入高级类的组件。Canvas提供了键盘事件、指点杆事件（如果设备支持），并定义了允许将键盘按键映射为游戏控制键的函数。键盘事件由键代码指定，但这样控制游戏会导致缺乏通用性，并不是每个设备的键盘布局都适合游戏的操作。应当将键代码转换为游戏键的代码，以便硬件开发商能定义他们自己的游戏键布局。

3.4 Graphics类

Graphics类提供了简单的2D绘图功能。它具有24位深度色彩的绘制能力，以三原色分别各占一个字节表示其颜色。程序只能在paint()函数中使用Graphics绘制，GameCanvas可调用getGraphics()函数直接绘制在缓冲区上，可以在任何时间请求传输到前台。其对象会被传给Canvas的paint()函数，以便最终显示。

3.5 MIDP1.0技术下的绘制背景技术

在没有MIDP2.0前，进行游戏绘图一般需要手动编程使用双缓冲。需要在paint()方法内将所想要画的图形画在一张预先准备好的背景上，等所有绘图操作都完成后再将背景的数据拷贝到实际的屏幕上。Image类提供了一个建立背景的静态方法createImage(int width, int height)，再利用getGraphics()方法取得属于这个背景的Graphics对象，所进行的绘图操作都会作用在背景上，等到全部的绘图操作完成后，再调用drawImage()方法将背景的数据复制到实际显示的屏幕上。

这样的技术在绘制动画时特别有用。绘制动画时经常需要不断地更新画面，而更新画面的操作就是先将屏幕以fillRect()的方式清除，再将下一张图片画在屏幕上，然而反复的清除及重绘会造成屏幕的闪烁现象（flicker），因此使用双重缓冲的好处就是在背景进行这个清除及重绘的操作，再将完成的绘图拷贝到屏幕上，由于用户看不到清除的操作，因此就不会出现闪烁的现象了。不过在某些MIDP的实现上已经加上了双重缓冲的支持，因此在处理前应先利用Canvas类的isDoubleBuffer()方法来判断。

3.6 MIDP2.0新增的GameCanvas包

    J2ME的流行促进几个运营商和制造商开发了一些支持游戏的类，但是，这却造成了游戏缺乏可移植性的问题，例如，很难将使用Siemens的Sprite类的游戏移植到Nokia上。

    在MIDP2.0版本发布后，这些游戏移植性问题初步得到了解决。MIDP2.0新加入了

GameCanvas、Sprite、Layer、LayerManager、TiledLayer五个与游戏开发相关的类。其中 Layer类一般不会直接用到。

    Game类的出现不仅降低了错误出现的几率，也使游戏代码变的更小，因为开发者不需要自己编写象Sprite这种例子。下面将简要介绍Game类。

    GameCanvas类继承自Canvas，所以具有Canvas所具有的功能，还额外增加了一些便于游戏设计的功能。比如： GameCanvas类直接提供了getKeyStates(),使程序员可以在同一个线程自己侦测按键的状态。GameCanvas类提供了flushGraphics()的功能，实现了双缓冲技术。

    所谓的Sprite，就是画面上独立移动的图形。

Sprite类是继承自Layer的用于存储多桢的基本可视元素。不同的frame可交相显示，构成动态的效果。图片可翻转、颠倒、由一个主角图片就可以方便的得到所有方向的显示状态，相比原先只能使用Canvas绘图，需要将所有方向的主角图象都绘制在png图象中简化了许多。Sprite也可以从整合的图象中读图，读图时将把大图分解为若干等宽等高的小图。每个小图按照其排列顺序有相应的序号，在程序中调用其序号，就可以绘制出相应的图片。本程序中的双方飞机、子弹、白云都由Sprite继承得到。

LayerManager提供控制整体画面层的控制。它包括了一系列自动获取了代号和位置的层，简化了各层加入游戏画面的过程，提供了自动排序和绘制的能力。

LayerManager存储了一个层的列表，新的层可以用函数附加、删除和插入。层的序号相当于坐标的Z轴，0层表示最接近用户视觉，层数越高，离用户越远。层号总是连续的，即使有中间的层被移除，其他层的序号会作相应的调整以保持整体的完整性。LM中的View Window控制着与LM相对坐标的可视区域。改变View Window的位置可以制造出滚动屏幕的效果。

TiledLayer是有一组图象格元素组成的整块虚拟图象。该类使不需要高分辨率的图象就能创建大幅图面成为可能。这项技术通常应用在2D游戏平台的滚动背景的绘图。一块整图可被分割成等大小的图象格，每块格有其对应的序号，按照行列递增。多块小格可由大块同时替换组合而模拟动态的背景，这不需要逐块替换所有的静态图象格而显得非常方便。

3.7 PNG图片格式

PNG(Portable Network Graphics)格式是MIDlet唯一支持的图象格式，PNG具体格式由PNG Specification,Version 1.0定义的。PNG格式提供透明背景的图象，这对绘制游戏画面和被操纵主角极有帮助。飞机之间或与白云碰撞时就不会因为背景有特定的颜色，显示出的效果像贴上的图片而缺乏真实感，物体之间轻微重叠时最上层图片也不会覆盖超过其有效象素外的部分。

PNG格式图片中包含许多定义其图片特性的冗余部分(Chunks)。这些代码包含在每一个单独的png格式图象中，然而如果将多个png图象合并在一张幅面稍大一些的整图中，多个chunks就可以得到精简，图片的大小可以得到控制。使用Image类中的createImage函数可从整图中分割出所需要的元素。在Game包中的TiledLayer和Sprite类都整合了这样的功能。本程序中的地图元素都集成在一张beijing.png图片中，实现了方便的管理和程序体积的精简。

3.8 玩家飞机的控制方式和敌人方的智能运行

    GameCanvas提供getKeyStates函数可获取当前键盘上的信息。将以位的形式返回键盘上所有键的按与释放的状态，当bit为1时，按键就是被按下的状态，为0时则为释放状态。只需要此一个函数的返回值就可以返回所有键的状态。这保证了快速的按键和释放也会被循环所捕捉。同时，这样的机制也可检测到几个键同时按下的状态，从而提供斜向运行等相应功能(本程序没有实现斜上运行功能)。

    程序运行时应该对玩家飞机是否飞出屏幕的范围进行检测，如果飞出屏幕，就应该重新设定玩家飞机的位置。

    玩家飞机被击中后，为了平衡游戏的可玩性，玩家飞机将有短暂时间无敌，即不进行碰撞检测，同时在屏幕右上角显示无敌时间。

    根据游戏设定，敌人飞机。不能与玩家飞机重合，则他每走一步都需要检测一下是否与玩家飞机碰撞。Sprite类中提供了collidesWith函数，用于判断是否与某个Sprite、TiledLayer、Image的对象有图象上的重合（即游戏中的碰撞）。同理，还需要检测玩家子弹与敌机、敌机与玩家子弹是否碰撞。如果发生碰撞，将相关精灵图片替换为爆炸图片。

敌人飞机需要具有一定的智能性，以便对玩家攻击，使游戏具有一定的可玩性。敌人可以在适当时候转向或者开炮火，同时，程序应该检测敌机是否飞出了界外。

在普通敌机中，有一组敌机的其中一架具有跟踪功能，其原理为：当其进入屏幕后，根据玩家飞机的X、Y坐标不断调整自己的X、Y坐标，已达成跟踪的效果。由于线程的关系，敌机器的改变方向有时并不是实时的，这就可以使玩家有躲开撞击的可能，增强了游戏的可玩性。

在游戏进行中出现的大型飞机，由于其不可能立即被击落，所以应该设置其的运行方法，理论上讲还是根据玩家飞机的坐标，但是，在此设置一个标志位，使得敌人在取的玩家位置后即开始玩家方向运动，这期间，将不执行取得玩家飞机位置重设飞行方向的步骤。这样做，即防止了大飞机变成跟踪飞机，又使得大飞机的运行具有不确定性。

在关尾出现的BOSS，其在屏幕上方左右移动并发射子弹。实际上，此时BOSS应该通过玩家在游戏运行中的习惯性的运行方向，使用遗传算法，来动态判断玩家下一步的运行方向，并且指挥普通飞机出现在预测的位置上。可惜由于时间关系没有实现。

3.9 子弹的运行和控制

    玩家的子弹是个精灵数组，有9个元素，表示玩家一次最多可以发射3组9发子弹，对于一个完整的游戏来讲，应该根据关卡的不同而给予玩家不同的飞机，飞机性能的差别在于子弹的射程不同。由于本游戏仅有一关，所以子弹速度设定的差别没有体现出来。

    当玩家一次发射了3组子弹，而这3组子弹并没有消失时，玩家将无法发射子弹。

    使用每组子弹的第一发作为与敌人进行碰撞检测的精灵，同时相关的标志位也设在第一发子弹中。如果玩家子弹与敌机相撞，则敌机消失时，子弹精灵的图片替换为爆炸图片，直到第二次发射该组子弹时，才将图片替换为子弹图片。

3.10 内存的优化

手机内存空间小，所以在程序设计时应该注意以下几点，以尽量减少内存的使用：

    (1)尽量缩短命名的长度。在应用程序内，对于所建立的类、接口、方法及变量名而言，都需要赋予一个识别的名称，所命名的名称每多一个字符就会在类文件内多产生一个字节，对于一个较复杂的应用程序而言就会增加为数不小的数据量。所有这些可以借助混淆器来帮助实现

    (2)所有代码写为一个类。

    (3)只使用一个线程。

    (4)尽量不使用静态变量。

    (5)将PNG图片合并成一张，减少图形数据的大小。

将PNG格式的小分辨率图象合并在一张大的高分辨率图象中，由于减少了头文件的大小，将比合并前的总大小减少许多。

3.11 内存检测器

Wireless Tool Kit提供了许多在运行时监视运行状态的工具。 包括内存状况的检测（手机上的内存空间十分有限，必须时刻关注机载内存是否大于程序所能使用到的最大可能的内存空间），网络状况的检测，运行函数的跟踪等。内存检测器是内存跟踪测试随时间变化的调试器。其中，允许强制垃圾回收(Garbage Collection)。由于Java语言中，不像许多其他的如C++语言，不需要指定回收函数中特定不使用的资源，资源回收机制将自动清空无效变量占用的空间。在程序运行中也可以调用System类的gc()函数手动收回废弃的内存。

3.12 关于混淆器

Java 语言并没有完全编译成二进制可执行文件，编译出的.class文件是一种介于源程序和二进制之间的一中基于半解释的字节码，需要虚拟机来执行。它包括了所有的信息。然而这样会导致.class很容易被反编译为源代码，从而不能保护作者的知识成果。目前流行的如decode,JAD等反编译工具可以以很快的速度生成源文件。如果不加以施行有效的措施，将造成严重的后果。

由此引入混淆器的概念。混淆器将代码中的所有变量、函数、类的名称变为简短的英文字母代号，如果缺乏相应的函数名指示和程序注释，即使被反编译，也将难以阅读。

    混淆器的作用不仅仅是保护代码，它也有精简编译后程序大小的作用。由于以上介绍的减少变量、函数的命名长度的关系，编译后也会从.class文件中减少这些冗余的信息。混淆后，体积大约能减少25%，这对当前费用较贵的无线网络传输是有一定意义的。

3.13 本章小结

第三章中介绍了程序的流程、相关技术的思想及其在本程序中的应用。对游戏基本算法等做了详细叙述。具体算法的代码实现和详细流程将在下章介绍。

  

4  程序分析和具体实现

4.1 游戏进入前的选择

每个MIDlet程序都必须有一个主类，该类必须继承自MIDlet。它控制着整个程序的运行，并且可以通过相应函数从程序描述文件中获取相关的信息。该类中拥有可以管理程序的创建、开始、暂停（手机中很可能有正在运行程序却突然来电的情况，这时应进入暂停状态。）、结束的函数。本程序主类为lzhhdm，并实现接口CommandLIstener。


 
首先显示的是游戏的背景介绍（图4-1），为此，在类lzhhdm定义Form类对象a，在startApp()函数中判断isSplash是否为真，如果为真的话，将创建Form类的实例a，并且调用append()方法在表单上放置StringItem类的实例以显示游背景信息。使用语句ok=new  Command("ok",Command.OK,1);实例化Command类对象ok。调用addCommand()命令建立ok令与Form之间的关联，调用setCommandListener()命令使Form与CommandListener建立关联。调用Displayable的

图4-1游戏背景介绍                   
 
   seturrent()函数显示背景介绍窗口。

     当玩家点击ok后将调用display.setCurrent(menuscreen)   

以显示游戏菜单menuscreen（图4-2）。  

    类menuscreen继承自Canvas类，并实现接口Runnable