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J2ME小游戏-打飞机的设计与实现

来源:http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 佚名 来源: 网络 发布时间: 13/05/09

【编者按】网学网Java类作品频道为大家收集整理了“J2ME小游戏-打飞机的设计与实现“提供大家参考,希望对大家有所帮助!

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程序结构、思想和相关技术
3.1 本程序需要解决的主要技术问题
1. 游戏程序是一项精度要求很高的程序系统,因为其代码利用率很高。一个实时运行的最终作品,每秒都会运行成千上万行程序,绘图事件、键盘事件都会以极高的频率在后台等待响应,若有丝毫的差别都将很容易导致程序在运行不久后可能出现严重错误,甚至死循环。因此,其逻辑设计应当相当严谨,需将所有可能发生的事件及意外情况考虑在设计中。
2. 游戏中为了美观,适用性强,可能需要采用外部文件引入的图片贴图,有关贴图,在MIDP2.0中提供了用于增强游戏功能的game包,使得解决静态或动态、画面背景、屏幕刷新的双缓冲等都有较好的解决方案。
3. 玩家飞机的运行可以通过键盘响应事件控制,但敌方则因为是自动运行,就需要有一定的智能性;敌人飞机的运行算法也要进行相关的设置,已免游戏过于简单。
4.对于双方发射的子弹应该赋予不同的速度,同时,程序应该设定敌人飞机的子弹不与敌人的飞机进行碰撞检测,已增加游戏的可玩性。
5. 双方的飞机在前进时也需要考虑到是否碰撞到对方飞机,以免重叠运行,造成许多物理上不可能的情况,缺乏真实感。每一次刷新页面、每前进一步都需要进行相关的碰撞检测。
6.为了增加界面的美观,在程序中添加了白云。由于手机屏幕大小有限,所以白云的数量和出现的位置要经过相关的设置,才能实现白云不规则出现的效果。
7. 游戏的地图不可能通过绘图来解决。否则,不仅难于控制和处理过多的元素,也会因过多的大型图片而不能限制程序的大小,失去手机上程序的原则和Java的优势。
8. Java是基于虚拟机的半解释型编译系统,其执行效率较C++等完全编译后的程序会低很多,程序如果不进行精简和优化,将可能导致运行的不流畅。除开发过程中对结构上的控制、变量的使用、算法的优化等优化外,还可以使用混淆器(Obfuscator)进行程序打包后的优化。
9. 游戏的结束、开始、动态信息画面作为构成一个程序都是必不可少的重要部分。良好的用户界面更是吸引用户的硬指标,相关的美术构图和人性化设置也需要有一定的考虑。
以上相关技术细节和整体流程将分别在以下小节阐述。
3.2 程序流程

消减状态
(Destroyed)
停止状态
(Paused)
运行状态
(Active)
StartApp()
DestroyApp()
呼叫MIDlet的构造函数
DestroyApp()
PauseApp()
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。

 

3.8 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)PNG图片合并成一张,减少图形数据的大小。
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。

 

4.3.7 玩家4次游戏机会的实现方法        
    根据游戏设置,玩家在每关中有共四次机会,当玩家飞机被击中或撞击爆炸后,程序首先检测整型变量playerno的值,并根据playerno的值决定屏幕右上角所画玩家飞机标志的数量(参考图4-8),playerno的初始值设为3,因为碰撞后才减1,所以玩家共有4次机会,当playerno<0时,游戏结束,同时将变量pver赋值为1,render()或renderboss()函数中,over=1代表在屏幕上GAMEOVER等相关信息,同时,将整型变量inputno赋植为1,以使手机的方向键失效,以消除玩家可以控制爆炸图像移动这个BUG。同时整型变量pzbz赋植为1,以消除玩家爆炸图像继续与敌人进行碰撞检测这个BUG。
    playerno>0时,碰撞后,将变量planert赋值为1,在之后的if(planert==1)判断语句中,重新设定玩家飞机的图片和可视状态,同时使用setPosition()函数设定玩家非的位置在屏幕下方。设定pzbz=1,即不检测碰撞,玩家有短暂时间无敌,无敌时间由屏幕右上角进度条表示。设定inputno=1,即飞入屏幕的过程中手机键盘是不可以用的。设置planert=2,即以上这些设置只执行一便。
文本框:       if(planert==2)判断语句中,使用语句move(
0,-2)使飞机自己向上运动,使用if(c1.getY()<(
planepo-24))判断飞机是否到达屏幕最下方(planepo
是屏幕下边缘的坐标),如条件为真,则将inputno
设置为1,表示键盘可用,将planert赋值为3,使
其不再执行以上各步。
4.3.8 input()
 input()函数的作用是检测用户的输入。
首先使用if(inputno==0)判断用户的输入是否
被禁止,如为真,则用户输入不被禁止。

4-8 游戏界面
其次,调用getKeyStates()查询按键的状态。

当玩家按方向键时,玩家飞机就向不同的方向运行,这需要使用c1.move(int x,int y)函数,当玩家控制飞机向左或右飞时,需要使c1.setFrame()函数改变飞机的图形(参见图4-7,此时飞机右飞)。同时,还需要判断飞机是否飞出屏幕,如,当飞机右飞时,用if(c1.getX()>(getWidth()-c1.getWidth()))
语句判断(getWith()为屏幕的宽度,c1.getWidth()为玩家飞机c1的宽度),如果条件为真,则使用c1.setPosition((getWidth()-c1.getWidth()),c1.getY())语句将飞机设置在紧靠屏幕右边的位置。上、下、左的设置原理同上。
    语句if((keystate&LEFT_PRESSED)==0)的作用是消除左、右飞后在上、下飞时飞机的形态不变的BUG。如果为真,则执行语句c1.setFrame(0),表示只要左键松开飞机的形态都是平飞。
根据游戏设定,玩家一次最多只能发三组子弹,并且子弹有射程限制(在类mybullets中使用整型变量no表示),而当玩家按下“开火“键时,即if((keystate&FIRE_PRESSED)!=0)中判断条件为真时,首先执行循环语句for(int i=0;i<=6;i=i+3),即检测3组子弹中每组的第一发,即0,3,6。其次,检测huokebullet[i].no是否等于1,当等于1时使用语句for( int z=i;z<i+3;z++)初始化该组子弹中的3发子弹,而设置子弹位置的函数应该在if(huokebullet[i].no==1)语句外设置,因为当初设计的时候mybullets类里的函数写成了一次设置三组子弹的形式。
huokebullet[z].no=huokebullet[z].bulletheight赋予子弹射程。当程序循环运行时no--,当一次发射了三组子弹后,只有某一组子弹消失,即no等于1后才能继续发射子弹。
现在看来,玩家发射子弹的设置是完全失败的,降低了效率。
4.3.9 render()renderboss()
在方法render()过程中,除了要重绘飞机、地图、子弹外还要在上方绘制关卡信息、战果、玩家飞机数、及无敌状态时的无敌时间、大飞机生命条等。
首先使用lm.setViewWindow()和lm.paint()设定可视范围ViewWindow和从哪里画起(见4.3.3)。
其次,使用g.drawString()绘制屏幕上方的关卡信息、战绩、玩家剩余生命标志。
drawString()中使用String.valueOf(huokebullet[0].rscore()+huokebullet[3].
rscore()+huokebullet[6].rscore())返回玩家成绩score的字符串表示。
其中根据playerno的值绘出玩家的飞机标志数(应该有更好方法,但是没有想到 )当每次刷新绘图页面时,应使用GameCanvas的flushGraphics()将屏幕后台的缓冲区内的图像刷新到前台来(flushGraphics()应该写在render(){ }的最后)。
renderboss()方法重绘的是关尾的精灵cboss、相关信息等,与render()的区别在与于函数lm.paint(g,0,0),起始坐标是不可变的,即,关尾的地图背景是不可变的。实际上,renderboss()是完全不需要的,只要在render()函数中设置相关标志位就可以解决关尾的绘图问题。
文本框:  玩家飞机的生命标志使用drawImage()就可以绘制在屏幕上了。
4.4 游戏中的奖励及相关飞机的行为
   根据游戏设定,当y1=-1000时,会出现如图4-8
所示的飞机(sboss),当玩家击落他后,屏幕会显示“
援军到达“,并且玩家剩余飞机数加1。
    使用 if((y1==-1000)&&(sbz==0)){ }设定sboss的
初始位置,根据游戏设定,sboos从屏幕上方倒飞入屏幕,
所以sboss设定的初始位置(50,planepoup-65),其中
planepoup为屏幕上边缘的标志位。

4-9
最后,要将sbz赋值为1,消除sboos不停设置初始位置的BUG。

文本框:      sboss飞入屏幕后,将sbz赋值为2,以执行下面
if(sbz==2)语句。

4-10
   在判断语句if(sbz==2)里,将根据玩家的位置自动飞

行。首先,根据玩家飞机的位置对sbmove赋值,当c1在sboos的上、下、左、右时,其对应的值为1、2、3、4在这4个if语句中,要设置标志位(smovebz==0)。设置这个
标志位的目的是防止sboos根据c1的位置不停的改变运行状态,即防止sboos成为跟踪飞机。当sboos根据c1的位置改变一次运行方向后,smovebz赋值为1,即不检测c1
的位置。只有sboss运行到屏幕的边缘时,才将smovebz重新赋值为0,使其可以再次通过c1的位置决定sboos的运行方向。
当玩家子弹击中sboss后,使用sboss.setFrame(1),此时飞机变红,在本次repaint结束前,使用sboss.setFrame(0)使飞机变为本来颜色,而程序设定每1/20秒画一次,由此得到飞机被击中后变色的效果。(参见图4-10)。
    sboos会根据玩家飞机的位置发射子弹,根据游戏设置,当玩家在其上方、左方、右方时,sboss一次发射1发子弹,而玩家飞机在其下方时,sboss一次发射3发子弹。                        
    sbosscboss共用3发子弹,因为当sboss出现时,离关尾还远,所以,为了提高效率,采用这种方法。

目 录
1 绪论 1
1.1 手机软件现状 1
1.2 J2ME介绍 1
1.3 手机游戏应具有的特征 2
1.4 本游戏背景介绍 3
1.5 本章小结 3
2 开发环境及相关技术的介绍 4
2.1 开发环境 4
2.2 JAVA语言特点 4
2.3 关于ECLIPSE 4
2.4 关于WIRELESS TOOL KIT 5
2.5 JAVA APPICATION MANAGER 5
2.6 本章小结: 5
3 程序结构、思想和相关技术 6
3.1 本程序需要解决的主要技术问题 6
3.2 程序流程 7
3.3 CANVAS类 7
3.4 GRAPHICS类 8
3.5 MIDP1.0技术下的绘制背景技术 8
3.6 MIDP2.0新增的GAMECANVAS包 8
3.7 PNG图片格式 9
3.8 玩家飞机的控制方式和敌人方的智能运行 10
3.9 子弹的运行和控制 11
3.10 内存的优化 11
3.11 内存检测器 11
3.12 关于混淆器 12
3.13 本章小结 12
4 程序分析和具体实现 13
4.1 游戏进入前的选择 13
4.2 MYBULLETS类 15
4.3 游戏逻辑及GAMESCREEN类 15
4.3.1 gameScreen类所实现的功能 15
4.3.2 地图的创建 16
4.3.3地图的移动 16
4.3.4 gameScreen类的构造函数 17
4.3.5 关于commandAction()方法 17
4.3.6 Sprite类对象的碰撞检测及相关属性 18
4.3.7 玩家4次游戏机会的实现方法 19
4.3.8 input() 19
4.3.9 render()和renderboss() 20
4.4 游戏中的奖励及相关飞机的行为 21
4.5 普通敌人相关属性 22
4.6 白云的实现原理 24
4.7 关尾BOSS及相关属性 24
4.8本章小结 25
5测试 26
5.1 打包测试的过程 26
5.2 发现的BUG及解决情况 27
5.3 未完善的功能 28
6总结 29
6.1 本程序的总结和展望 29
6.2 感想 29
致 谢 30
参考文献 30
附录一 代码 31
附录二 操作说明 56
附录三 英文文献及其译文 57

 

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