弹球游戏

物联一班  谢鑫  20100740123

一、实验目的

1、掌握Swing图形用户界面编程以及事件处理等，掌握java绘图技术。

2、掌握多线程编程的基本原理，能使用Runnable、ExecutorService等接口进行线程的创建、启动等工作。

二、实验任务

设计并编程实现弹球游戏：

用户能通过GUI组件指定生成小球的数量，每个小球将从随机的位置出现，并具有随机颜色，随机速度以及随机的运动方向，小球沿初始方向匀速运动，当碰到窗口边缘时，小球将依据受力原理改变运动方向（可简化考虑，受力只改变小球的运动方向，小球仍按照初始速度匀速运动，且不考虑小球之间的碰撞）。

鼠标在界面中显示为方块状，玩家需按住鼠标来回移动以避开运动的小球及屏幕四周，如果鼠标碰到任一小球或者窗口四周，则游戏结束。

程序需提供计时功能，并最终显示玩家能坚持多少秒。

三、设计思路

1.界面设计

（1）制作一个简单的面板JFrame，文件保存为bollFrame.java

其中为一public的类 bollFrame，其构造方法为：

   

bollFrame(int n){

              super();

        setTitle("我的弹球小游戏");

              setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

              Dimension dimension = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();//得到 电脑屏幕大小

              setSize(450,450);

              setLocation((dimension.width-game.getWidth())/2-250,   (dimension.height-game.getHeight())/2-250);//设置面板显示基中；

              this.n = n;

              myBollPanel = new bollPanel(n);//构造一个画板；

          add(myBollPanel);//将画板放入JFrame

              createMenu();//创建菜单；

              setJMenuBar(bar);

       }

（2）构造画板类，文件保存为bollPanel.java

 其构造函数如下：

bollPanel(int n){

               this.n = n;

              // executorThread = Executors.newCachedThreadPool();//创建线程池；

               mouse = new mouseThread(mxNow,myNow,groupThread,this);//启动鼠标线程；

               this.setIsOver(false);//游戏开始线程条件的判断；

               for(int i =0 ;i<n;++i){

                     myBollThread =new bollThread(this);

                     groupThread.add(myBollThread);

                     //executorThread.execute(myBollThread);//小球线程加入线程池；

               }

                 addMouseListener(this);

                 addMouseMotionListener(this);

       }

Paint()方法如下构造：

  public  void paint(Graphics g){

                if(!this.getIsOver())    //如果游戏还没结束；

                {

                      super.paint(g);//清除原先的图像

                     

                     g.setColor(Color.RED);

                  g.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD+Font.ITALIC,15));

                  g.drawString("你已坚持："+getT()+"S", 15, 15);//计时器的显示；

                 

                      for(int i = 0;i<n;++i){//画出每个线程球

                      

                        int xNow =groupThread.get(i).getxNow();

                        int yNow = groupThread.get(i).getyNow();

                            g.setColor(groupThread.get(i).getColor());

                            g.fillOval(xNow,yNow,30,30);

                            

                           if(xNow>(getWidth()-23)||xNow<0){//碰到左右边界；

                                  groupThread.get(i).dx = -groupThread.get(i).dx;

                            }

                            if(yNow>(getHeight()-23)||yNow<0){//碰到上下边界；

                                   groupThread.get(i).dy = -groupThread.get(i).dy;

                            }          

                             groupThread.get(i).setxNow(xNow+groupThread.get(i).getdx());// 设置下一个位置；

                            groupThread.get(i).setyNow(yNow+groupThread.get(i).getdy());

                 }

               }

                           if(isMouse){

                                  g.drawImage(new ImageIcon("boll.gif").getImage(), mxNow, myNow, 40,40, this);//鼠标的图像；

                           }      

      }//end paint();

总体界面如下：

2.逻辑设计

(1).首先，我们考虑到多个小球的运动，实质上是多线程的使用，n个小球我们就同时启动n个线程去控制每个小球的运动。因此我构造出一个类作为一个小球的线程，保存文件为bollThread.java，顾名思义，小球线程类。相关构造方法如下：

 public bollThread(bollPanel my){

              this.myPanel = my;

              xStart = data.nextInt(200);//随机产生开始位置；

              yStart = data.nextInt(200);

              setxNow(xStart);////设置现在的位置；

              setyNow(yStart);

              setdx();//设置随机方向使用；注意：若不设置为随机，则所有小球将相同一个方向运动；

              setdy();

           }

(2)再次，小球的出现需要有载体，这就是画板，前面界面设置中已提到过，通过让多个小球共享一个画板，以及通过线程控制小球的重绘，最后通过画板显示给用户。

(3)在第（2）点中提到的画板上我们需要实现鼠标的监听，以下给出几个重要的鼠标事件监听：

public void mousePressed(MouseEvent e) {//单击启动鼠标事件；

                if(e.getButton()==MouseEvent.BUTTON1){

                       copy.schedule(new task(), 0,1000);//启动定时器；

                        for(int i =0 ;i<n;++i){

                               Thread my = new Thread(groupThread.get(i));

                                my.start();//启动游戏，启动小球线程；

                        }

                       mxNow = e.getX();

                       myNow = e.getY();

                    isMouse = true;

                    if(!mouse.isAlive()){

                           mouse.start();//启动鼠标线程；

                    }

                }//end if(e.getButton()==MouseEvent.BUTTON1);

         }//注意按下鼠标开始游戏；

   public  void mouseDragged(MouseEvent e) {//游戏过程中通过按住鼠标左键控制“眼睛”的移动来躲避小球；

                mxNow = e.getX();// TODO Auto-generated method stub

                  myNow = e.getY();

                 if(mxNow>(this.getWidth()-30)||mxNow<=0||myNow>(this.getHeight()-30)||myNow<=0){//鼠标是否碰到边界；

                             // executorThread.shutdown();

                             this.setIsOver(true);

                              copy.cancel();

                                JOptionPane.showMessageDialog(null, "你撞墙了，下次小心点。。。游戏结束","提示" ,JOptionPane.OK_OPTION);     

                                 this.removeMouseListener(this);

                                 this.removeMouseMotionListener(this);

                          }

                 

                for(int i =0 ;i<n;++i){

                       int xNow =groupThread.get(i).getxNow();

                        int yNow = groupThread.get(i).getyNow();

                       

                       if(isPeng(xNow,yNow,mxNow,myNow)){

                               // executorThread.shutdown();

                                this.setIsOver(true);

                                copy.cancel();

                                JOptionPane.showMessageDialog(null, "if(你撞球了){"+"\n"+"挑战失败，游戏结束.}","提示" ,JOptionPane.OK_OPTION);

                                //System.exit(0);

                                this.removeMouseListener(this);

                                this.removeMouseMotionListener(this);

                        } //鼠标的上下左右边和 球碰撞的情况，

                       }

               

         }

  (4)  如果游戏开始后我们突然松开鼠标，让我们控制的小球（或"眼睛"）停留在最后松开的点上，那么小球碰到它还会判断是否相撞吗？答案是可以的，我们可以通过编写一个鼠标线程类来实现，保存文件为mouseThread.java；让此线程在我们按下鼠标开始游戏时同时启动，在我们松开鼠标时启动判断相撞事件。

相关的构造方法如下：

mouseThread(int mxNow,int myNow,List<bollThread>group,bollPanel bollpane){

              this.mxNow = mxNow;//传入鼠标现在位置；

              this.myNow = myNow;

              this.groupThread = group;//传入小球线程组；

              this.bollpane = bollpane;//传入画板对象；

       }

3.程序测试

在程序测试中，先后测试出了,以下几个注意点：

A.在判断小球与鼠标控制的小球（“眼睛”）相撞时，条件中用到两点之间的距离问题，发现条件不能是两点距离刚好等于两相撞物体半径和，此条件太苛刻，可能引起判断的失误（概率蛮高的呵呵），而应该是小于半径和。

B..在小球碰撞或控制的小球（”眼睛“）碰到边界游戏结束时，已经停止了线程，小球竟然还能动，而且是缓慢移动，但是判断是否碰撞及边界问题都能正常执行，与我所意料的完全相反，到现在也不知道是怎么回事，只能在paint() 里进行条件判断，只让bollPanel留下最后一次的个小球及“眼睛”位置。

C.这是最后才调试出来的，也是这个游戏中较难注意到的。

  就是一些boolean变量的设置：

        privateboolean isTime;//定时器是否启动；

        privateboolean isGroupThread;//所有小球线程组是否启动；

        privateboolean isMouseThread;//鼠标线程是否启动；

        privateboolean isMouse;//鼠标事件是否启动；

        privateboolean isOver;//游戏是否结束；

    刚开始时并没有注意到这些，如果我点击鼠标左键开始游戏时，启动了小球线程，这时要设置变量isGroupThread = true标志小球线程组已启动，释放鼠标启动鼠标线程时，isMouseThread = true让鼠标线程来控制与小球相撞的判断，定时器也在这时响应启动 isTime =true开始计时，若不设置这些的话，将发生以下本质上的共同错误：

    :等我释放鼠标后想再次控制小球，就必须在一次启动鼠标事件，这时将重新启动一次计时器，重新启动一次小球线程组，重新启动鼠标线程；这样的结果是导致游戏的结果不确定性，没碰到小球（实际上已碰撞）它就检测碰撞结束游戏。以及计时器的计时紊乱等。

具体调试后的相关代码实现见附录.。

五、实验总结

     通过这次的程序设计，我更加明白了学以致用的道理，对线程的应用使得我更好更快的掌握了线程的本质，同时，在此次的程序设计中，经过不断地调试，是我明白了一个程序或项目要做到“精致”，是是需要花多大的精力和耐心，总之，学以致用，会将学到的知识应用到实际中才是学之根本。

   此次实验也更了解到了线程的知识，比如：一个线程stop后，不能再用start启动，而应当重新实例化，在start()。也就是说线程的状态转换过程（新建-就绪-运行-阻塞-死忙）是不可逆的，这是个人理解，至少从本实验中可以得到验证。

      最后，感谢老师的指导和同学们对我的帮助。

六、附录

  以下是调试后的相关算法实现：

A:

          public boolean isPeng(int xNow,int yNow,int mxNow,int myNow){//利用两点之间的距离算法，判断是否撞球

              int x1 = xNow+15,y1 = yNow+15;

              int x2 = mxNow+20,y2 = myNow+20;

              int mulx = x1-x2,muly = y2 -y1;

              double sum = Math.pow(muly, 2)+Math.pow(mulx, 2);

              if(sum<Math.pow(35, 2))

                    return true;

              else return false;

}

B:

     public  void paint(Graphics g){

                if(!this.getIsOver())    //在此判断游戏是否结束；

                {

                      super.paint(g);//清除原先的图像

                     

                     g.setColor(Color.RED);

                  g.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD+Font.ITALIC,15));

                  g.drawString("你已坚持："+getT()+"S", 15, 15);

                 

                      for(int i = 0;i<n;++i){//画出每个线程球

                      

                        int xNow =groupThread.get(i).getxNow();

                        int yNow = groupThread.get(i).getyNow();

                            g.setColor(groupThread.get(i).getColor());

                            g.fillOval(xNow,yNow,30,30);

                           if(xNow>(getWidth()-23)||xNow<0){//碰到左右边界；

                                  groupThread.get(i).dx = -groupThread.get(i).dx;

                            }

                            if(yNow>(getHeight()-23)||yNow<0){//碰到上下边界；

                                   groupThread.get(i).dy = -groupThread.get(i).dy;

                            }          

                             groupThread.get(i).setxNow(xNow+groupThread.get(i).getdx());

                            groupThread.get(i).setyNow(yNow+groupThread.get(i).getdy());

                 }

               }

                           if(isMouse){

                                  g.drawImage(new ImageIcon("boll.gif").getImage(), mxNow, myNow, 40,40, this);

                           }      

                          

      }//end paint();

C :

(1)public void mousePressed(MouseEvent e) {//单击启动鼠标事件；

                if(e.getButton()==MouseEvent.BUTTON1){

                       if(isMouseThread){//鼠标线程是否活着；

                              mouse.stop();

                              isMouseThread = false;

                       }

                       if(!isTime){

                          copy.schedule(new task(), 0,1000);//启动定时器；

                          isTime = true;

                       }

                       if(!isGroupThread){

                               for(int i =0 ;i<n;++i){

                                      Thread my = new Thread(groupThread.get(i));

                                       my.start();//启动游戏，启动小球线程；

                               }

                               isGroupThread = true;

                       }

                       mxNow = e.getX();

                       myNow = e.getY();

                    isMouse = true;

                }//end if(e.getButton()==MouseEvent.BUTTON1);

         }

     (2)     public void mouseReleased(MouseEvent e) {

               //mouse.setmxNow(e.getX());

              // mouse.setmyNow(e.getY());//设置松开点的鼠标位置；

                mxNow = e.getX();

                myNow = e.getY();   

             if(!isMouseThread){

                    mouse = new mouseThread(mxNow,myNow,groupThread,this);// 新建鼠标线程；/启动鼠标线程；............................................................................

                     mouse.start();

                     isMouseThread = true;

             }

         }

(3)public  void mouseDragged(MouseEvent e) {

         

            mxNow = e.getX();// TODO Auto-generated method stub

            myNow = e.getY();

            if(mxNow>(this.getWidth()-30)||mxNow<=0||myNow>(this.getHeight()-30)||myNow<=0){//鼠标是否碰到边界；

                   // executorThread.shutdown();

                    this.setIsOver(true);

                    copy.cancel();

                    JOptionPane.showMessageDialog(null, "你撞墙了，下次小心点。。。游戏结束","提示" ,JOptionPane.OK_OPTION); 

                    this.removeMouseListener(this);

                    this.removeMouseMotionListener(this);

                }

           for(int i =0 ;i<n;++i){

               int xNow =groupThread.get(i).getxNow();

               int yNow = groupThread.get(i).getyNow();

              

               if(isPeng(xNow,yNow,mxNow,myNow)){

                   // executorThread.shutdown();

                    this.setIsOver(true);

                    copy.cancel();

                    JOptionPane.showMessageDialog(null, "if(你撞球了){"+"\n"+"挑战失败，游戏结束.}","提示" ,JOptionPane.OK_OPTION);

                    //System.exit(0);

                    this.removeMouseListener(this);

                    this.removeMouseMotionListener(this);

                } //鼠标的上下左右边和 球碰撞的情况，

               }

          

       }