【文献综述】基于JAVA的俄罗斯方块游戏设计与实现.pdf

1 文献综述 计算机科学与技术 基于 JAVA 的俄罗斯方块游戏设计与实现 1.引言 俄罗斯方块是一款风靡全球的电视游戏机和掌上游戏机游戏。此游戏由于游戏简单、 操作方便而备受大家青睐。电脑游戏软件的出现使计算机应用的世界更加绚丽多彩,然而游 戏开发领域因涉及程序设计、图形图像、动画、音频等多方面技术而长期以来使很多电脑爱 好者望而却步,更不适合一般的院校课堂教学。经典的俄罗斯方块游戏却是一个特例,它规则 简单,所有人都比较熟悉,而且涉及到键盘控制、计时功能、图形的绘制以及其他逻辑问题, 是一个比较综合而相对难度不很大的游戏,很适合初学者学习计算机程序开发技术,锻炼自己 的动手能力。 2.JAVA 特性 2.1 面向对象 Java 的特点之一就是面向对象[2]，是程序设计方法的一种。 "面向对象程序设计语言" 的核心之一就是开发者在设计软件的时候可以使用自定义的类型和关联操作。代码和数据的 实际集合体叫做"对象" 。一个对象可以想象成绑定了很多"行为（代码） "和"状态（数 据） "的物体。对于数据结构的改变需要和代码进行通信然后操作，反之亦然。面向对象设 计让大型软件工程的计划和设计变得更容易管理，能增强工程的健康度，减少失败工程的数 量。 面向对象设计另外一个目标就是能产生很多的有关联的类，可以让软件的再开发变得简 单。举例来说，很多软件工程都有同样的功能，尤其是很多应用了同一原理组织的软件工 程。软件的二次开发者想自己为软件开发插件以增强功能的时候，绝对不想看到混乱的开发 代码和管理计划。面向对象的目的就是不生产难懂且难以使用的代码，为软件各个功能群之 间创建有效的通信通道。很多开源软件社区正在计划给软件作者提供更多的类来让软件的二 次开发变得简便。 2.2 跨平台性 Java 语言的第二个特性就是跨平台性[4]，也就是说使用 Java 语言编写的程序可以在编 2 译后不用经过任何更改，就能在任何硬件设备条件下运行。这个特性经常被称为"一次编 译，到处运行" 。执行 Java 应用程序必须安装 Java Runtime Environment（JRE） ，JRE 内部 有一个 Java 虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）以及一些标准的类库（Class Library） 。 通过 JVM 的虚拟机才能在电脑系统执行 Java 应用程序（Java Application） ，这与.Net Framework 的情况一样，所以电脑上没有安装 JVM，那么这些程序将不能够执行。实现跨平 台性的方法是大多数编译器在进行 Java 语言程序的编码时候会生成一个用字节码 （Bytecode）写成的"半成品" ，这个"半成品"会在 Java 虚拟机[7]（解释层）的帮助下运 行，虚拟机会把它转换成当前所处硬件平台的原始代码。之后，Java 虚拟机会打开标准库， 进行数据（图片、线程和网络）的访问工作。主要注意的是，尽管已经存在一个进行代码翻 译的解释层，有些时候 Java 的字节码代码还是会被 JIT 编译器进行二次编译。有些编译 器，比如 GCJ[1]，可以自动生成原始代码而不需要解释层。但是这些编译器所生成的代码只 能应用于特定平台。并且 GCJ 目前只支持部分的 Java API[8]。 甲骨文公司对于 Java 的许可是"全兼容的" ，这也导致了微软和升阳关于微软的程序不 支持 RMI 和 JNI 接口、并且增加特性为己所用的法律争端。升阳最终赢得了官司，获得了大 约两千万美元的赔偿，法院强制要求微软执行升阳公司关于 Java 的许可要求。作为回应， 微软不再在 Windows 系统中捆绑 Java，最新的 Windows 版本，Windows Vista 和 Internet Explorer 7.0 版本也不再提供对于 Java 应用程序和控件的支持。但是升阳公司和其他使用 Java 运行时系统的公司对于微软的操作对用户提供无偿的第三方插件和程序支持。Java 语 言使用解释层最初是为了轻巧性。所以这些程序的运行效率比 C 语言和 C++要低很多，用户 也对此颇有微词。很多最近的调查显示 Java 的程序运行速度比几年前要高出许多，有些同 样功能的程序的效率甚至超过了 C++和 C 语言编写的程序。Java 语言在最开始应用的时候是 没有解释层的，所有需要编译的代码都直接转换成机器的原始代码。这样做的后果就是获得 了最佳的性能，但是程序臃肿异常。从 JIT 技术开始，Java 的程序都经过一次转换之后才变 成机器码。很多老牌的第三方虚拟机都使用一种叫做"动态编译"的技术，也就是说虚拟机 [9]实时监测和分析程序的运行行为，同时选择性地对程序所需要的部分进行编译和优化。所 有这些技术都改善了代码的运行速 【文献综述】基于JAVA的俄罗斯方块游戏设计与实现 在计算机科学与技术领域，设计和实现基于JAVA的俄罗斯方块游戏是一个受欢迎的实践项目，因为它不仅深受玩家喜爱，而且具有教学价值。俄罗斯方块游戏以其简洁的游戏规则和易上手的操作方式，成为初学者学习编程的理想起点。游戏开发通常涉及复杂的技术，如图形图像处理、动画制作和音频处理，这些对于初学者可能显得较为困难。然而，俄罗斯方块游戏则不同，它包含了基础的键盘控制、时间管理、图形绘制以及逻辑判断，为学习计算机程序开发提供了理想的平台。 JAVA作为编程语言，其主要特性在于面向对象和跨平台性。面向对象编程（OOP）是JAVA的核心，它允许开发者通过定义对象来组织代码，对象包含了行为（方法）和状态（数据）。这种设计方式使得大型软件项目更加易于管理和维护，减少了错误发生的可能性，并且有利于代码的重用和扩展。JAVA中的类库支持开发者创建具有关联性的类，简化了软件的二次开发过程，便于添加新的功能或插件。 JAVA的另一个显著特性是跨平台性，这得益于JAVA虚拟机（JVM）。JAVA编译后的字节码可以在任何支持JVM的平台上运行，无需重新编译。Java Runtime Environment（JRE）包含了JVM和标准类库，确保了程序的可移植性。虽然早期的JAVA程序因为解释器的存在在性能上稍逊色于C++等编译型语言，但随着Just-In-Time（JIT）编译器的发展，JAVA程序的运行效率得到了显著提升，甚至在某些情况下可以超越C++。JIT技术能够动态编译和优化代码，以适应不同的硬件环境，同时保持程序的轻量级。 在设计和实现基于JAVA的俄罗斯方块游戏中，开发者需要利用JAVA的这些特性。面向对象设计可以帮助构建游戏的核心机制，如方块类、游戏板类和分数管理类。同时，通过JVM的跨平台性，开发者可以确保游戏在多种操作系统上都能正常运行。此外，为了提高游戏体验，开发者还需要关注图形界面的创建，包括方块的绘制、动画效果以及用户交互的设计。 基于JAVA的俄罗斯方块游戏设计与实现是计算机科学教育中一个极好的实践项目，它能够帮助学生深入理解JAVA语言的面向对象特性和跨平台优势，并锻炼他们在实际项目中的编程技能。通过这样的实践，学习者不仅能掌握编程基础，还能体验到游戏开发的乐趣和挑战。