1、毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 1 页1 绪论1.1 手机软件现状在信息社会中，手机及其他无线设备越来越多的走进普通百姓的工作和生活，随着信息网络化的不断进展，手机及其他无线设备上网络势在必行。但是传统手机存在以下弊端：1. 传统手机出厂时均由硬件厂商固化程序，程序不能增加、删除，有了错误也不能更新、修改，若要增加新功能必须另换一部手机。2. 传统手机访问互联网是通过 WAP(Wireless Application Protocal)，所有网络资源必须接通网络才能在线访问，非常耗时、费用亦很高。而 Java 技术在无线应用方面的优势非常明显：1. 应用程序可按需下
2、载，而不是购买由硬件商提供的套件，可升级空间大。2. Java 技术提供了一个类库，它使的应用开发商可以创建更为直觉、丰富的用户界面(GUI)；3. Java 技术使网络带宽的应用更为有效，因为应用程序可以下载到器件上，并在本地运行，仅仅是在连接到服务器时才会占用网络带宽。基于以上分析，Java 手机将是未来手机的发展方向，是业界的热点。1.2 J2ME 介绍虽然 Java 已经被用到许多企业级软体上，可是其实骨子里面还是非常适合用在嵌入式系统之中。Java 平台演进到 Java2 后，Java 平台分别针对不同领域的需求被分成四个版本，亦即 J2EE、J2SE、J2ME 以及 JavaCar
3、d。其中 J2ME 定位在消费性电子产品的应用上。这个版本针对资源有限的电子消费产品的需求精简核心类库，并提供了模块化的架构让不同类型产品能够随时增加支持的能力。这个版本的应用层面相当广泛，会是未来 Java 平台发展的重点项目。J2ME 在 1999 年的 JavaOne 开发人员大会上初次亮相，它的目标是面向智能无线设备和小型计算机设备的开发人员。J2ME 的一个关键优点是，J2ME 与所有支持 Java 的设备都是兼容的。支持 Java 的设备就是任何运行 Java 虚拟机器的计算机。Motorola、Nokia等生产厂商都生产支持 Java 的设备。、J2ME 平台是由配置（Confi
4、guration）和简表（Profile）构成的。配置是提供给最毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 2 页大范围设备使用的最小类库集合，在配置中同时包含 Java 虚拟机。简表是针对一系列设备提供的开发包集合。在 J2ME 中还有一个重要的概念是可选包（Optional Package），它是针对特定设备提供的类库，比如某些设备是支持蓝牙的，针对此功能 J2ME 中制定了JSR82（Bluetooth API）提供了对蓝牙的支持。目前，J2ME 中有两个最主要的配置，分别是 Connected Limited Devices Configuration（CLDC）和 C
5、onnected Devices Configuration（CDC）。作为第一个面对小型设备的 Java 应用开发规范，CLDC 是由包括 Nokia，Motorola和 Siemens 在内的 18 家全球知名公司共同协商完成的。CLDC 是 J2ME 核心配置中的一个，可以支持一个或多个 profile。其目标主要面向小型的、网络连接速度慢、能源有限（主要是电池供电）且资源有限的设备，如手机、PDA 等。而 CDC 则是主要用于运算能力相对较佳、在电力供应上相对比较充足的嵌入式装置 (比方说冷气机、电冰箱、电视机机顶盒 (set-top box)1.3 手机游戏应具有的特征一个手机游戏应
6、该具有以下特征：易于学习: 既然手机游戏面向的是普通消费者而不是计算机专家，那么他们不可能深入的学习游戏技巧。消费者不会花几个小时去研究一个 3 元的手动操作的游戏。保持游戏的简单是最基本的要求。可中断性: 多任务处理是手机生活方式的基本特征。手机用户常常在任务（如等一个电子邮件或者等车）之间有一小段时间。而游戏、日历管理、通讯和工作数据访问使用的是同一个设备。所以一个好的手机游戏应该提供短时间的娱乐功能，并且允许用户在游戏和工作模式之间顺利切换。基于订阅：手机游戏的盈利成功取决于他们巨大的使用量。一开始开发和设计每个游戏都是昂贵的。如果一个手机游戏开发者要赢利的话，重要的是：同一个游戏引擎，
7、多个标题，基本的故事情节类似。基于订阅的游戏是不断产生收入的最好方法。 丰富的社会交互: 不管一个游戏设计得多好，只要玩家找到了它的根本模式或者玩完了所有的游戏路径很快就会厌烦这个游戏。对于一个基于订阅的游戏，重要的是与别的玩家合作以增强所玩游戏的智力和随机性。在今天纷繁复杂的多玩家游戏中具有丰富社会交互的游戏证明是成功的。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 3 页利用手机技术的优点： 巨额的手机技术研发费用都花在提高设备和网络的可用性和可靠性上面。因此，手机设备硬件和网络协议与桌面/控制台世界（如全球定位系统(GPS)扩展、条形码扫描仪、和短消息服务(SMS)/多媒体
8、信息服务(MMS)通讯）有着非常大的差别。好的手机游戏应该利用那些更新的设备特征和网络基础设备的优点。1.4 本游戏背景介绍在抗战中，由国民政府领导的中国空军是所有国民党军队中抗战最为彻底，也最为英勇的部队，虽然开战之初力量悬殊，但是面对穷凶极恶的日本侵略者，他们毫不畏惧，视死如归，全力以赴投身到民族救亡的伟业中去，用自己的鲜血和生命谱写了中华民族最为豪迈的诗篇。自一九三二年二月五日“一二八”事件始，至一九四五年八月十四日止，抗战期间，共出动飞机一千一百二十八批，八千八百四十七架次，击落敌机五百二十九架，击伤敌机一百一十架，炸毁敌机二百二十七架。同时，中国空军空战中一共牺牲空勤人员六百六十一名
9、。我至今仍然清楚的记得，在抗日战争即世界反法西斯战争胜利 50 周年的时候，我在一本描述抗战空军的书里第一次看到阎海文烈士那年青的面孔时所带来的震撼，第一次看到高志航、沈崇海等空军烈士的事迹时所带来的感动，第一次听说碧山空战时的无奈。时至今日，已经很少有人能够记得在中国的天空献身的抗日英雄们，我只能引用下面这句话来表达我的心情：“你们的名字无人知晓，你们的业绩与世长存！ ”我的这款游戏取名为览桥风光，以纪念从览桥中央航校走出的英雄们。1.5 本章小结引言和第一章中介绍了手机在无线应用方向的当今概况，J2ME 的相关内容，分析了J2ME 在手机软件开发中起的重要作用，描述了本论文的相关背景。毕
10、业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 4 页2 开发环境及相关技术的介绍2.1 开发环境操作系统：Microsoft Windows XP程序语言：Java 2开 发 包：Java(TM) 2 Standard Edition (5.0)Sun Micro. J2ME Wireless Tool Kit 2.2IDE: Eclipse 3.012.2 Java 语言特点1. 平台无关性Java 引进虚拟机原理，并运行于虚拟机，实现不同平台之间的 Java 接口。Java 的数据类型与机器无关。2. 安全性Java 的编程类似 C+,但舍弃了 C+的指针对存储器地址的直接操作，
11、程序运行时，内存由操作系统分配，这样可以避免病毒通过指针入侵系统。它提供了安全管理器，防止程序的非法访问。3. 面向对象Java 吸收了 C+面向对象的概念，将数据封装于类中，实现了程序的简洁性和便于维护性，使程序代码可以只需一次编译就可反复利用。4. 分布式Java 建立在 TCP/IP 网络平台上，提供了用 HTTP 和 FTP 协议传送和接收信息的库函数，使用其相关技术可以十分方便的构建分布式应用系统。5. 健壮性Java 致力与检查程序在编译和运行时的错误，并自动回收内存，减少了内存出错的可能性。Java 取消了 C 语言的结构、指针、#define 语句、多重继承、goto 语句、操
12、作符、重载等不易被掌握的特性，提供垃圾收集器自动回收不用的内存空间。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 5 页2.3 关于 ECLIPSEEclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括 Java 开发工具（Java Development Tools，JDT）。虽然大多数用户很乐于将 Eclipse 当作 Java IDE 来使用，但 Eclipse 的目标不仅限于此。Eclipse 还包括插件开发环境（Plug-in De
13、velopment Environment，PDE），这个组件主要针对希望扩展 Eclipse 的软件开发人员，因为它允许他们构建与 Eclipse 环境无缝集成的工具。由于 Eclipse 中的每样东西都是插件，对于给 Eclipse 提供插件，以及给用户提供一致和统一的集成开发环境而言，所有工具开发人员都具有同等的发挥场所。这种平等和一致性并不仅限于 Java 开发工具。尽管 Eclipse 是使用 Java 语言开发的，但它的用途并不限于 Java 语言；例如，支持诸如 C/C+、COBOL 和 Eiffel 等编程语言的插件已经可用，或预计会推出。Eclipse 框架还可用来作为与软件
14、开发无关的其他应用程序类型的基础，比如内容管理系统。Eclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。2.4 关于 Wireless Tool KitWTK(Wireless Tool Kit)是 Sun 公司针对 J2ME 推出的用于手机和 Palm 等移动设备的开发包，是除手机厂商的专用开发包外唯一的手机模拟器开发包。它通用性高，开发出的应用程序可保证能运行在大部分设备上，而不像专用厂商具有一定的不兼容性。虽然它没有强大的功能和完善的调试手段，但它提供运行模拟器的最基本组件，是其他 IDE需集成采用的
15、必备元素。2.5 Java Appication Manager手机中负责调配程序运行资源的管理后台是 Java Application Manager。它所使用的传输媒体可以是红外线、网络、以及其他可用来传输的媒体。Java Application Manager 会从网络上下载代表该 Application Suite 的 JAR 档，接着在手机上安裝此MIDlet Suite，然后在手机开始执行该应用程序。2.6 本章小结：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 6 页第二章介绍了 Java 语言的特点、本程序的开发环境及其相关工具的原理和使用。3 程序结构、思想和相
16、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
17、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
18、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。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 7 页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
19、细节和整体流程将分别在以下小节阐述。3.2 程序流程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、Act
20、ive 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destroye
21、d 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
22、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()图 3-1 MIDlet 的流程毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 8 页冲技术对屏幕重绘，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
23、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
24、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
25、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 MID
26、P1.0 技术下的绘制背景技术毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 9 页在没有 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
27、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
28、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
29、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毕 业 论 文
30、（ 设 计 ） 用 纸佳木斯大学教务处 第 10 页图象中简化了许多。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
31、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 Net
32、work 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
