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使用Game API函数制作二维动作游戏
摘要: 使用Game API函数制作二维动作游戏
http:///tech/article684.html
[转载于移动未来]
原作者：Jonathan Knudsen
翻译者：阿麦 hua
MIDP 2.0里面包括一个用来简化编写二维游戏的API函数。这个API函数是非常简凑的，只包括javax.microedition.lcdui.game包里的五个类。这五个类主要提供了两个重要的功能：
新的GameCanvas类使得在一个游戏循环体内画一个screen和响应键盘输入成为可能，而不需要调用系统的paint和input线程。
功能强大而复杂的图层（layer）API函数可以轻松高效地建立复杂的场景。
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muTank Example
利用GameCanvas类创建一个游戏循环（game loop）
GameCanvas类是附加了功能的Canvas类，它提供了立即重画和检查设备按键状态的方法。这些新的方法把一个游戏的所有函数（功能）封装在一个循环体内，并由一个单线程进行控制。为什么这样做就非常吸引人阿？先让我们考虑一下你是如何执行一个使用了Canvas类的典型游戏的：
public void MicroTankCanvas
extends Canvas
implements Runnable {
public void run() {
while (true) {
[] // Update the game state.
repaint();
// Delay one time step.
}
}
public void paint(Graphics g) {
// Painting code goes here.
}
[] protected void keyPressed(int keyCode) {
// Respond to key presses here.
}
}
这不是一个美丽的画面 。运行在应用程序线程中的run()方法，每一个时间段都会刷新游戏。典型的任务是刷新小球或飞行物的位置，绘制人物或飞行器动画。每一次通过循环体，repaint()方法被用来刷新屏幕。系统把按键事件传送给KeyPressed(),它能适当地刷新游戏状态。
问题是,每样东西都在不同的线程里，游戏代码在以上三种不同方法里传递很容易混淆。当run()方法里的主动画循环体调用repaint()方法时，将没有办法确切知道系统什么时候调用paint()方法。当系统调用KeyPressed()时，也没有办法知道程序的另一部分正在进行什么。如果你KeyPressed()中的代码将要刷新游戏的状态，而同一时刻paint()方法将表现屏幕，这时屏幕将会持续非常奇怪的状态。如果表现屏幕所用时间超过一个单时间段，动画会看起来颠簸不定或是很奇怪。
GameCanvas类允许你避开常用绘画(painting)和按键消息(key-event)机制，所以所有的游戏逻辑都可以被包括在一个单循环中。首先，GameCanvas类允许你用getGraphics()方法直接访问Graphics对象。对于所返回的Graphics对象的任何表现（rendering）都可以通过屏幕外缓冲区（offscreen buffer）来实现。你可以用flushGraphics()复制缓冲区到屏幕上，直到屏幕被刷新才会返回。这种方式给你提供比调用repaint()方法更完善的控制。Repaint()方法会立即返回值，以至于你的应用程序不能确定系统什么时候会调用paint()来刷新屏幕。
GameCanvas类也包含一个用来获得设备按键当前状态的方法，即所谓得polling技术。你可以通过调用GameCanvas类的getKeyStates()方法，马上确定哪一个按键被按下，从而取代了等待系统调用KeyPressed()方法。
下面是一个使用GameCanvas类的典型的游戏循环体：
public void MicroTankCanvas
extends GameCanvas
implements Runnable {
public void run() {
Graphics g = getGraphics();
while (true) {
// Update the game state.
int keyState = getKeyStates();
// Respond to key presses here.
[] // Painting code goes here.
flushGraphics();
[] // Delay one time step.
}
}
}
接下来的例子描述了一个基本的游戏循环体。它向你展现了一个旋转的“X”，你可以用方向键在屏幕上移动它。这里的Run()方法特别的瘦小，这要多亏了GameCanvas。
[]import javax.microedition.lcdui.*;
[]import javax.microedition.lcdui.game.*;
public class SimpleGameCanvas
extends GameCanvas
implements Runnable {
private boolean mTrucking;
private long mFrameDelay;
private int mX, mY;
private int mState;
public SimpleGameCanvas() {
super(true);
mX = getWidth() / 2;
mY = getHeight() / 2;
mState = 0;
mFrameDelay = 20;
}
public void start() {
mTrucking = true;
Thread t = new Thread(this);
t.start();
}
public void stop() { mTrucking = false; }
public void run() {
Graphics g = getGraphics();
while (mTrucking == true) {
tick();
input();
render(g);
[] try { Thread.sleep(mFrameDelay); }
catch (InterruptedException ie) {}
}
[] }
private void tick() {
mState = (mState + 1) % 20;
}
[] private void input() {
int keyStates = getKeyStates();
if ((keyStates & LEFT_PRESSED) != 0)
mX = Math.max(0, mX - 1);
if ((keyStates & RIGHT_PRESSED) != 0)
mX = Math.min(getWidth(), mX + 1);
if ((keyStates & UP_PRESSED) != 0)
mY = Math.max(0, mY - 1);
if ((keyStates & DOWN_PRESSED) != 0)
[] mY = Math.min(getHeight(), mY + 1);
}
private void render(Graphics g) {
g.setColor(0xffffff);
g.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());
g.setColor(0x0000ff);
g.drawLine(mX, mY, mX - 10 + mState, mY - 10);
g.drawLine(mX, mY, mX + 10, mY - 10 + mState);
g.drawLine(mX, mY, mX + 10 - mState, mY + 10);
g.drawLine(mX, mY, mX - 10, mY + 10 - mState);
flushGraphics();
}
}
本文所举示例的代码包括一个使用了这个canvas的MIDlet。你可以尝试着运行SimpleGameMIDlet这个小程序，看看它是怎样工作的。你将会看到一个像正在做健身操的海星的东西（或许它正在寻找自己失掉的腿）。
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SimpleGameMIDlet Screen Shot
游戏场景就像是洋葱（有层次）
典型的二维动作游戏常包含一个背景和若干动画人物。尽管你可以自己来描绘出这种场景，不过Game API函数使你能够用图层来建立场景。你可以做一个城市的背景图层，另外再做一个含有一辆小汽车的图层。将小汽车图层放在背景上，你就创造出了一个完整的场景。把小汽车放在一个单独的图层中，可以很容易的熟练操控它，而不受背景和其他图层的影响。
[]Game API函数使用以下四个类为图层提供灵活的支持
Layer类是所有图层类对象的抽象基类。它定义了一个图层的基本属性，包括位置，尺寸，和此图层是否可见。Layer类的每个子类必须定义一个paint()方法，用来把这个图层表现在一个图象上，这个图象将会被描画到屏幕表面上。两个确切的子类TiledLayer和Sprite应该能满足你的二维游戏的需要了。
TiledLayer类用来建立背景图像。你可以用一个小的源图像贴的集合来高效的制作大的图像。
Sprite类是一个动画层。你提供源帧就可以对整个动画进行完全的控制。Sprite类也提供镜像，并可对源帧作90度旋转。
LayerManager类是一个非常有用的类，用来保存你的场景中的所有图层的动作轨迹。LayerManager类 paint()方法的一个简单调用就足以控制所包含的所有图层。
使用TiledLayer类
尽管包含一些不是显而易见的微妙不同，TiledLayer类还是很容易理解。这个类的基本思想就是，用一个源图像提供一组图像贴片，这些贴片可以组合成一幅大的场景。例如，下面的图像是64*48像素的。
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Source Image
这个图像被分成了12块16*16的图像贴片。TiledLayer类分配给每个图像贴片编号，左上角的图片规定为1，以此类推。上面源图像的各个贴片如下编号：
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Tile Numbering
用代码创建一个TiledLayer类是非常简单的。你需要确定行数和列数，源图像以及这个源图像里每个贴片的像素大小。下面的代码片断告诉你如何装载图像和创建TiledLayer类。
Image image = Image.createImage("/board.png");
TiledLayer tiledLayer = new TiledLayer(10, 10, image, 16, 16);
在例子中，新的TiledLayer类有10行，10列。这些来自image的图像贴片大小是16*16像素。
有趣的部分还是用这些图像贴片来创建一幕场景。利用setCell()方法可以把一个图像贴片分配到一个数组元胞里。你需要提供这个数组元胞所在行列数以及图像贴片的编号。例如，你可以通过调用setCelll(2,1,5)方法把编号为5的图像贴片分配到第2行中的第3个数组元胞里。如果你觉得这些参数看起来不对，请注意，图像贴片编号是从1开始计数，而行和列的编号是从0开始的。参数缺省情况下，新的TiledLayer类对象中的所有数组元胞的图像贴片标号为0，这就意味着它们是空的。
下面的代码片断向你说明一种使用整数数组来填充TiledLayer类对象。在实际图像中，TiledLayer类可以从资源文件里定义，这就使得定义背景时可以有更多的灵活性，并能提供新的背景和级别来增强游戏的可玩性。
private TiledLayer createBoard() {
Image image = null;
try { image = Image.createImage("/board.png"); }
catch (IOException ioe) { return null; }
TiledLayer tiledLayer = new TiledLayer(10, 10, image, 16, 16);
int[] map = {
1, 1, 1, 1, 11, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 7, 1, 0, 0, 0, 0, 0,
1, 1, 1, 1, 6, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 7, 11, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 7, 6, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 7, 6, 0, 0, 0
};
for (int i = 0; i < map.length; i++) {
int column = i % 10;
int row = (i - column) / 10;
[] tiledLayer.setCell(column, row, map[i]);
}
[] return tiledLayer;
}
为了把这个TiledLayer类对象显示在屏幕上，你需要调用一个Graphics对象的paint()方法。
TiledLayer类还支持动画图像帖子，这样就使得通过一系列贴片来移动元胞集合很容易了。若想得到更详细的说明，参看TiledLayer类相关的API文档。
使用Sprite类实现人物动画
Game API函数里提供的另一个具体的Layer类是Sprite类。一方面，Sprite类是TileLayer类的概念化的逆转．TiledLayer类使用源图像贴片的调色板来创建一幅大场景，而Sprite类则使用一系列源图像帧来产生动画。
你创建一个Sprite类所需要的只是源图像和每个帧的尺寸。在TiledLayer类里，源图像被分为相同大小的图像贴片；在Sprite类里，子图像被称为帧。在下面的例子里，源图像tank.png用来创建帧大小为３２＊３２像素的Sprite类对象。
[] private MicroTankSprite createTank() {
Image image = null;
try { image = Image.createImage("/tank.png"); }
catch (IOException ioe) { return null; }
return new MicroTankSprite(image, 32, 32);
}
源图像里面的每一帧都有一个编号，从０开始，以此累加。（在这里不要糊涂，记住图像贴片的编号才是从１开始的）Sprite类有一个帧序列，它决定了帧显示的顺序。一个新Sprite类对象的缺省帧序列简单地依照可用帧，从０开始累加。
[]使用Sprite类的nextFrame()方法和prevFrame()方法，可以把帧在帧序列中向前或向后移动。这些方法把帧序列的头尾连接起来了。例如，如果Sprite类对象已经把位于帧序列末尾的帧显示出来了，若在调用nextFrame()方法将会显示帧序列的头帧。
调用setFrameSequence()方法，可以通过整型数组所指定的序列来确定不同于缺省时的帧序列。
你还可以调用setFrame()方法跳至当前帧序列中的某一帧。你不能跳至特定的帧编号处，只能跳至帧序列的特定点。
利用从Layer类继承下来的paint()方法时，只有在Sprite类在下一个时间段内被表现的时候，帧的变化才真正实现。
Sprite类还可以变换源帧。可以把帧旋转９０度，或做镜像变换，或两者皆有。在Sprite类里的常数枚举了这些可能性。Sprite类的当前变换方式可以通过向setTransform()方法传递这些常数之一进行设定。下面的例子是当前帧绕垂直中心做镜像变换，并旋转９０度：
// Sprite sprite = ...
sprite.setTransform(Sprite.TRANS_MIRROR_ROT90);
应用了变换方式，从而使得Sprite类的参考像素并没有移动。缺省下，Sprite类的参考像素位于Sprite类坐标系里的(0,0)点处，即左上角。当应用了变换方式，参考像素的位置也变换了。Sprite类的位置被调整了，从而参考像素仍然在原位置上。
[]你可以通过调用defineReferencePixel()方法来改变参考像素点的位置。对于大多数类型的动画，你可以把参考像素点定义在sprite的中心上。
最后，Sprite类提供几个collidesWith()方法来检测与其他Sprites,ItledLayers，或Images类对象的碰撞。你可以使用检测矩形（快但粗糙）或者像素级别（慢但精确）来检测碰撞。这些方法的微妙不同是难以描述的；若详细资料，可参看API 文档。
MuTank例子
MuTank例子向你说明TiledLayer,Sprite和LayerManager类的用法。
最重要的类是包含大部分代码的MicroTankCanvas类和封装了坦克行为的MicroTankSprite类。
MicroTankSprite类制作了大量的变换方式。它使用了一个只含３帧的源图像来显示指向１６种方向的坦克。Turn()和forward()两个公用方法使得坦克很容易控制。
MicroTankCanvas类是GameCanvas类的子类，它在run()方法里包含一个你应该很熟悉的动画循环体．Tick()方法用来检测坦克是否碰到隔板上了。如果碰到了，就调用MicroTankCanvas类的undo()方法使它最近一次的运动倒退。Input()方法简单地检测按键是否被按下，并同时调整坦克的方向或位置。Render()方法使用一个LayerManager类对象来对绘画进行处理。LayerManager类包含两个图层，坦克图层和隔板图层。
从游戏循环体中调用的Debug()方法，用来比较通过游戏循环体所用时间和期望的循环时间（８０毫秒），并在屏幕上显示时间的百分比。它仅仅是用作调试诊断目的的，在游戏被发送给用户之前将会被删除。
游戏循环体的计时比前面的SimpleGameCanvas类更加复杂。为了更精确的每８０毫秒就重复一次游戏循环体，MicroTankCanvas类对tick(),input()和render()方法所花费时间进行测量。然后停下来花费完８０毫秒中的剩余时间，以使得通过每次循环所用的总共时间尽可能的接近于８０毫秒。
总结
MIDP 2.0的Game API函数提供了一个简化二维动作游戏开发的构架。首先，GameCanvas提供了使得游戏循环体紧凑的绘画和输入方法。其次，图层的架构使得创建复杂的场景成为可能。TiledLayer从源图像簇的调色盘中组合了一个大背景或场景。Sprite适合于动画人物，并能检测到在游戏中与其他对象的碰撞。LayerManager把所有的图层粘合在一起。MuTank例子提供了一组基本的工作代码，用来说明Game API函数的使用。
译者附言：翻译的目的在于开阔视野，培养无线应用程序开发人员的兴趣和爱好，从而有利于国内无线互联网的发展。译者希望这篇文章会给广大爱好者与开发者的学习和研发提供帮助。由于译者专业技术水平和英语水平有限，难免有不当之处，请各位朋友多多指教。欢迎大家加入我们的团体--沟通无限（GotoWireless）!
原文出处：http://wireless.java.sun.com/midp/articles/game/
http:///tech/article684.html
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