三種Java游戲類型

使用Java我們可以創(chuàng)建三種類型的游戲：applet游戲，窗體游戲和全屏幕游戲。

• applet游戲—是運(yùn)行在瀏覽器中的應(yīng)用。它的好處理用戶不需要安裝應(yīng)用。但是用戶必須安裝JRE并且必須在web瀏覽器中運(yùn)行。另外，applet小程序還有安全限制，以保證它不惡意破壞本地代碼。比如applet程序不能把游戲保存到用戶機(jī)的硬盤中去。它只能通過網(wǎng)絡(luò)連接一個(gè)服務(wù)器
• 窗體游戲—該類型的游戲沒有applet流程的安全限制，它與普通的應(yīng)用一樣，有標(biāo)量欄、關(guān)閉按鈕等。但是它不吸收用戶，特別是當(dāng)我們沉浸在游戲中時(shí)。
• 全屏幕游戲—沒有桌面元素，比如標(biāo)題欄、任務(wù)欄和菜單欄，這樣玩家可完全沉浸在游戲情節(jié)當(dāng)中。

全屏幕繪圖

在計(jì)算機(jī)中有兩部分顯示硬件：顯卡和顯示器。顯卡保存屏幕的內(nèi)容，這些內(nèi)容是在顯卡的內(nèi)存中存在的，它會(huì)呼叫一些函數(shù)來修改顯示內(nèi)容，另外顯卡在顯示器背后工作，它把內(nèi)存中的內(nèi)容push到顯示器來呈現(xiàn)。而顯示器只是簡(jiǎn)單的呈現(xiàn)顯卡告訴它的內(nèi)容。

屏幕布局—顯示器屏幕被分解大小相等的像素(color pixel)。像素來自術(shù)語圖片元素(picture element)的概念，它是由顯卡顯示的單個(gè)亮點(diǎn)。水平和垂直的像素組成了屏幕(screen)布局。

屏幕的原點(diǎn)是屏幕的左上角，像素存貯在顯卡的內(nèi)存中，它從左上角開始從左到右讀，從上到下讀取。屏幕中的位置表示 (x,y)座標(biāo)，x表示從原點(diǎn)開始的水平方向的像素個(gè)數(shù)，y表示從原點(diǎn)開始的垂直方向的像素個(gè)數(shù)。

屏幕顯示的效果依賴于顯卡和顯示器的能力，一般解決方案有640x480, 800x600, 1024x768, 和 1280x1024布局方式。

一般顯示器的尺寸比率是4:3，這表示高度顯示是寬度的四分之三。一般寬屏使用16:9的比率。老式的CRT顯示器可完成實(shí)現(xiàn)以上策略，因?yàn)樗褂秒娮庸鈻艁肀硎鞠袼亍，F(xiàn)代的LCD顯示器，因?yàn)樗入娮庸芰?#xff0c;所以它有自己的顯示策略，它的失真比較明顯，所以我們的游戲必須保證兩種或者三種顯示策略中能夠運(yùn)行。

像素顏色和位層次(Bit Depth)

我們都知道三種基本顏色：紅、黃和蘭色。黃色+蘭色=綠色，三種顏色的不同組合會(huì)產(chǎn)生自己想要的顏色，去掉所有的色值就是白色。同樣顯示也使用這三種基色來產(chǎn)生需要的顏色，顯示器發(fā)亮，所以RGB顏色模型是一個(gè)加法模型，也就是添加所有的色值就會(huì)產(chǎn)生白色。顯示器的顏色值依賴于位層次(bit depth)來表示色值，一般位層次分為8, 15, 16, 24和32位。

• 8位顏色有2的8次方為256顏色，也就是一次只能顯示256種顏色，這些顏色基于顏色面板。

刷新率(Refresh Rate)—雖然我們的顯示器看起來像是顯示一個(gè)固定的圖片，每個(gè)像素實(shí)際上會(huì)在幾毫秒中消失。所以顯示器會(huì)不間斷的刷新以彌補(bǔ)像素消失效果。那么刷新的頻率就是刷新率，單位是Hertz—即一秒鐘中之內(nèi)重復(fù)的次數(shù)。

Now that you know all about resolutions, bit depths, and refresh rates

不幸的是，當(dāng)前的Java版本（它指的是JDK 1.4版本）不能修改調(diào)色板（我沒有試過更高版本的，因?yàn)槲议_游戲客戶端是使用C++來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閷?shí)際開發(fā)中不用的話，我就不研究image-20210325194659853.png），也不能描述這些是什么。Java運(yùn)行時(shí)可以使用一個(gè)web-safe調(diào)色板來表示顏色：對(duì)于紅綠蘭色每種都6個(gè)色值(6x6x6=216 )。

• 15位的紅綠蘭有2的15次方值32,768顏色
• 16位的紅綠蘭有2的15次方值65,536顏色
• 24位紅綠蘭有2的15次方值16,777,216顏色
• 32位顏色與24一樣，但是有8位的填充像素

大多數(shù)現(xiàn)代的顯卡支持8位、16位和32位模型，因?yàn)槿祟惖难劬梢钥吹?千萬種顏色，24位是理想的，16位會(huì)比24位顯示速度快，但是質(zhì)量不好。

控制全屏幕顯示模型

Window對(duì)象—Window對(duì)象是被顯示屏幕的抽象。我們可以把它想像成一個(gè)畫布，在Java的API中是使用JFrame來抽象表示的，該類是Window類(Window 對(duì)象是一個(gè)沒有邊界和菜單欄的頂層窗口。窗口的默認(rèn)布局是 BorderLayout)。JFrame是Window類的子類，它可以被使用在窗體應(yīng)用中。

• DisplayMode對(duì)象—顯示模型對(duì)象指定屏幕顯示策略、位層次和顯示的刷新率
• GraphicsDevice對(duì)象—圖形設(shè)備對(duì)象可以修改顯示模型，我們可把它當(dāng)成顯卡來使用。該對(duì)象從GraphicsEnvironment對(duì)象獲取。

SimpleScreenManager類

import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)實(shí)現(xiàn)全屏幕顯示的類作者：技術(shù)大黍*/ public class SimpleScreenManager{//聲明一個(gè)顯卡對(duì)象--該類是描述了特定圖形環(huán)境中使用的圖形設(shè)備。這些設(shè)備包括屏幕和打印設(shè)備。//因?yàn)镚raphicsEnviornment實(shí)例中可以有許多屏幕和打印機(jī)，所以每個(gè)圖形設(shè)備有一個(gè)或者多個(gè)與之//關(guān)聯(lián)的GraphicsConfiguration對(duì)象。這些配置對(duì)象可以指定GraphicsDevice對(duì)象的不同配置。//在多屏幕環(huán)境中，GraphicsConfiguration對(duì)象可以用于多個(gè)屏幕上的組件呈現(xiàn)。private GraphicsDevice device;/**在構(gòu)造方法中初始化成員變量*/public SimpleScreenManager(){//GraphicsEnvironment類描述了應(yīng)用程序在特定平臺(tái)上可以的GraphicsDevice對(duì)象和Font對(duì)象集合//因此該資源可以是本地資源，也可以位于遠(yuǎn)程機(jī)器上的資源。GraphicsDevice對(duì)象可以屏幕、打印//機(jī)或者圖像緩沖區(qū)，并且都是Graphics2D對(duì)象的繪制目標(biāo)。每個(gè)GraphicsDevice都有許多與之相關(guān)的//GraphicsConfiguration對(duì)象，這些配置對(duì)象指定了GraphicsDevice所需的不同配置。GraphicsEnvironment environment = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();device = environment.getDefaultScreenDevice();}/**功能：公開一個(gè)設(shè)置指定窗體的全屏幕顯示模型的方法--該是方法是一個(gè)控制是否全屏幕核心方法不使用雙緩存顯示策略來顯示圖片。參數(shù)：DisplayMode displayMode是顯示模型JFrame window是被設(shè)置的窗體對(duì)象*/public void setFullScreen(DisplayMode displayMode, JFrame window){window.setUndecorated(true);//不需要裝飾區(qū)域window.setResizable(false); //不允許縮放//把window對(duì)象作為參數(shù)傳給顯卡對(duì)象--告訴顯卡在顯示時(shí)使用全屏幕模型//注意：GraphicsDevice的setFullScreenWindow是執(zhí)行全屏幕顯示的語句//當(dāng)GraphicsDevice設(shè)置完了window對(duì)象之后，它會(huì)呼叫window的paint()方法//setFullScreenWindow方法會(huì)讓當(dāng)前屏幕顯示進(jìn)入全屏幕模型，或者返回容器化模型狀態(tài)。//進(jìn)入全屏幕模型是獨(dú)占的，也可以模擬的。只有isFullScreentSupported返回true值，//這時(shí)電腦屏幕才會(huì)進(jìn)入獨(dú)占模型。獨(dú)占模型意味著：（1）Windows無法重疊全屏幕窗口，因此//當(dāng)已存在全屏幕窗口時(shí)，再調(diào)用此方法會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)面的全屏幕窗口返回窗口化模型！（2）禁用//輸入方法窗體，只能呼叫Component.enableInputMethods(false)方法可以讓一個(gè)非客戶組件//作為輸入方法窗體使用。如果w作為全屏幕窗口，那么當(dāng)設(shè)置w為null時(shí)返回窗口化模型。如果//一些平臺(tái)希望全屏幕窗口成為頂層組件(Frame)，那么最好使用java.awt.Frame類，而不JFrame類。device.setFullScreenWindow(window);//如果顯示模型不為null，并且顯卡可以支持顯示該屏幕if(displayMode != null && device.isDisplayChangeSupported()){try{device.setDisplayMode(displayMode);//那么設(shè)置顯示模型}catch(IllegalArgumentException ex){ex.printStackTrace();//否則顯示異常信息}}}/**功能：返回當(dāng)前的全屏幕的窗體模型對(duì)象*/public Window getFullScreenWindow(){return device.getFullScreenWindow();}/**功能：恢復(fù)屏幕的顯示模型*/public void restoreScreen(){Window window = device.getFullScreenWindow();//如果window不為nullif(window != null){window.dispose(); //那么讓窗體釋放占有的資源}device.setFullScreenWindow(null);//把窗體設(shè)置為窗體模型null}//使用Graphics2D來渲染顯示文字public Graphics getAntiAliasing(Graphics g){if(g instanceof Graphics2D){Graphics2D g2 = (Graphics2D)g;g2.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_TEXT_ANTIALIASING,RenderingHints.VALUE_TEXT_ANTIALIAS_ON);}return g;} }

SimpleScreenManagerTest類

import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)實(shí)現(xiàn)全屏幕顯示的類作者：技術(shù)大黍*/public class SimpleScreenManagerTest extends JFrame{private DisplayMode displayMode;private static final long DEMO_TIME = 5000;public SimpleScreenManagerTest(String[] args){//設(shè)置指定的顯示模型if(args.length == 3){displayMode = new DisplayMode(Integer.parseInt(args[0]),Integer.parseInt(args[1]),Integer.parseInt(args[2]),DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}else{//否則使用默認(rèn)顯示模式displayMode = new DisplayMode(800,600,16,DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}//運(yùn)行全屏幕顯示run(displayMode);}private void run(DisplayMode displayMode){setBackground(Color.red);setForeground(Color.white);setFont(new Font("Dialog",Font.PLAIN, 24));//使用全屏幕管理器SimpleScreenManager screen = new SimpleScreenManager();try{//呼叫它的setFullScreen方法，讓它把當(dāng)前的屏幕變成全屏幕--核心代碼就是這里screen.setFullScreen(displayMode, this);//getDefaultWindow();try{Thread.sleep(DEMO_TIME);}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}finally{screen.restoreScreen();}}/**功能:重寫paint方法--繪制容器。該方法將 paint 轉(zhuǎn)發(fā)給任意一個(gè)此容器子組件的輕量級(jí)組件在窗體中顯示字符串。在顯示全屏幕之后，在屏幕中繪制文字！Graphics類是圖形上下文的抽象基類，它允許應(yīng)用程序組件，以及閉屏圖像上進(jìn)行繪制。該類封裝了Java支持的基本呈現(xiàn)操作所需要的狀態(tài)信息：1、需要在其上繪制的Component對(duì)象2、呈現(xiàn)和剪貼坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換原點(diǎn)3、當(dāng)前的剪貼區(qū)4、當(dāng)前的顏色5、當(dāng)前的字體6、當(dāng)前的邏輯像素操作函數(shù)(XOR或者Paint)7、當(dāng)前XOR交替顏色坐標(biāo)是無限細(xì)分的，并且位于輸出設(shè)備的像素之間。繪制圖形輪廓的操作是通過使用像素大小的畫筆遍歷像素間無限細(xì)分路徑的操作，畫筆從路徑上的錨點(diǎn)向下和向右繪制，填充圖形的操作是填充圖形內(nèi)部區(qū)域無限細(xì)分路徑操作。呈現(xiàn)水平文本的操作是呈現(xiàn)字符字形完全位于基線坐標(biāo)之后的上升部分。圖形畫筆從要遍歷的路徑向下和向右繪制的含義如下：1、如果繪制一個(gè)覆蓋給定矩形的圖形，那么該圖形與填充被相同矩形所限定的圖形相比，在右和底邊多占一和像素2、如果沿著與一行文本基線相同的y坐標(biāo)繪制一條水平線，那么除了文字的所有下降部分外，該線完全在文本的下面。所有作為此Graphics對(duì)象方法的參數(shù)而出現(xiàn)的坐標(biāo)，都是相對(duì)于調(diào)用該方法前的此Graphics對(duì)象轉(zhuǎn)換原點(diǎn)的。所有呈現(xiàn)操作僅修改當(dāng)前剪貼區(qū)域內(nèi)的像素，此剪貼區(qū)域是由空間中的shape指定的，并且通過使用Gaphics對(duì)象的程序來控制。此用戶剪貼區(qū)被轉(zhuǎn)換到設(shè)備空間中，并與設(shè)備剪貼區(qū)組合。后者是通過窗口可見性和設(shè)備范圍定義的。用戶剪貼區(qū)和設(shè)備剪貼區(qū)的組合定義為復(fù)合剪貼區(qū)，復(fù)合剪貼區(qū)確定最終的剪貼區(qū)域。用戶剪貼區(qū)不由呈現(xiàn)系統(tǒng)修改，所以得由復(fù)合剪貼區(qū)來修改。在用戶剪貼區(qū)只通過setClip和clipREct方法修改。所有的繪制或?qū)懭攵家援?dāng)前的顏色、當(dāng)前繪圖模型和當(dāng)前字體完成。*/public void paint(Graphics g){g = new SimpleScreenManager().getAntiAliasing(g);g.drawString("Hello World！(你好: Java!) ^_^", 20, 50);repaint();}private void getDefaultWindow(){//使用JFrame封裝的行為來顯示窗體setSize(200,200);Container container = getContentPane();container.add(new JButton("測(cè)試第二個(gè)"),BorderLayout.SOUTH);setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);setVisible(true);}public static void main(String[] args){new SimpleScreenManagerTest(args);} }

SimpleFullScreentTest類是使用try/finally塊來完成全屏幕的顯示，在finally語句塊中恢復(fù)窗體顯示模型，如果本地沒有顯卡沒有恰當(dāng)?shù)娘@示模型支持，那么拋出異常。

另外，在Graphics對(duì)象在paint方法中使用，該對(duì)象提供所有功能：繪制文本、線條、矩形、橢圓、多邊形、圖形等。大多數(shù)方法都的自明的(self-explanatory)，所以，如果需要使用，可以查看Java API規(guī)范來使用。

那么paint方法是怎樣被呼叫呢？當(dāng)JFrame被顯示時(shí)，Java的Abstratct Window Toolkit會(huì)呼叫組件的paint方法。如果需要強(qiáng)制呼叫paint方法，那么需要我們呼叫repaint方法即可，因?yàn)樵摲椒〞?huì)給AWT一個(gè)信號(hào)，然后讓AWT來呼叫paint方法。AWT會(huì)發(fā)送paint事件在兩個(gè)線程，所以如果我們需要發(fā)送repaint事件，并且等等繪制完成，那么應(yīng)該這樣書寫：

public class MyComponent extends SomeComponent{…public synchronized void repaintAndWait(){repaint();try{wait();}catch(InterruptedException ex){}}public synchronized void paint(){//do painting here…notifyAll();//通知等待的線程...} }

在VS Code中的運(yùn)行效果

在SimpleFullScreenTest中的字樣有鋸齒狀態(tài)。

在SimpleFullScreenTest中的字樣有鋸齒狀態(tài)。

如果希望顯示字符比較平滑，那么需要使用Graphics2D對(duì)象來處理。


圖片

除了在屏幕繪制文本以外，我們還會(huì)在屏幕中繪制圖片，繪制圖片需要我們知道兩個(gè)基本概念：透明度類型和文件格式。 圖片的背景依賴于圖片的透明度來表示，我們可以使用三種圖片透明度：不透明(opaque)、透明(transparent)和半透明(translucent):

• opapque—圖片中的每個(gè)像素都是可見的
• transparent—圖片中像素中完成可見或者可以看穿透的。對(duì)于白色背景在透明時(shí)，可以從它看到它下面的像素
• translucent—半透明，它用于一個(gè)圖片的邊緣和Anti-aliasing圖片

文件格式

圖片格式有兩種基本類型：raster(光柵)和vector(矢量)。光柵類型使用像素來描述圖片；矢量圖片格式描述幾何圖形，它可以縮放后不會(huì)變形。 Java運(yùn)行時(shí)有三種內(nèi)置的光柵格式：GIF, PNG和JPEG.

• GIF—該格式圖片可以不透明或者透明，它是8位顏色。
• PNG—該格式可以有不透明、透明和半透明，它支持24位顏色
• JPEG—只能是不透明，它是24位圖片

讀取圖片

讀取圖片我們使用ToolKit類的getImage()方法，它解析文件，然后返回Image對(duì)象：

Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit(); Image image = toolkit.getImage(fileName);

上面的代碼并不是實(shí)際裝載該圖片，該圖片只是被裝載另外一個(gè)線程中去了。我們可以使用MediaTracker對(duì)象來檢查該圖片，并且等待它裝載完畢，但是我們還有更簡(jiǎn)單化的解決方案—使用ImageIcon類，該類使用MediaTracker來幫助我們裝載圖片。

ImageIcon icon = new ImageIcon(fileName); Image image = icon.getImage();

ImageFrameTest類

import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)測(cè)試類用來說明怎樣裝載圖片作者：技術(shù)大黍*/ public class ImageFrameTest extends JFrame{/*DisplayMode類封裝了GraphicsDevice的位深、高度、寬度和刷新頻率。修改圖形設(shè)置的顯示模式的能力是與平臺(tái)和配置有關(guān)的。可能并不總是可用的。*/private DisplayMode displayMode;private static final int FONT_SIZE = 24;private static final long DEMO_TIME = 20000;private SimpleScreenManager screen; //使用圖片管理器private Image bgImage; //表示背景圖片--其中抽象類Image是表示圖形圖像//的所有類的超類，必須特定于平臺(tái)的方式獲取圖像private Image opaqueImage; //表示不透明圖片private Image transparentImage; //表示透明圖片private Image translucentImage; //表示半透明圖片private Image antiAliasedImage; //表示反鋸齒狀圖片private boolean imagesLoaded; //圖片是否裝載完成private void run(DisplayMode displayMode){setBackground(Color.blue);setForeground(Color.white);setFont(new Font("Dialog", Font.PLAIN, FONT_SIZE));imagesLoaded = false;//使用屏幕管理器screen = new SimpleScreenManager();try{screen.setFullScreen(displayMode, this);//注意這里是關(guān)鍵代碼loadImages();//裝載圖片try{Thread.sleep(DEMO_TIME);//讓主線程睡覺2分鐘}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}finally{screen.restoreScreen();}}/*裝載圖片之后，呼叫repaint方法，讓swing框架呼叫paint方法，以便顯示出來。*/private void loadImages(){bgImage = loadImage("images/background.jpg");opaqueImage = loadImage("images/opaque.png");transparentImage = loadImage("images/transparent.png");translucentImage = loadImage("images/translucent.png");antiAliasedImage = loadImage("images/antialiased.png");imagesLoaded = true;//裝載完成之后讓AWT刷新畫面重新paint一次當(dāng)前畫面repaint();}/**繪制該容器(JFrame對(duì)象)。該方法將paint轉(zhuǎn)發(fā)給任意一個(gè)此容器組件的輕量級(jí)組件，如果重新實(shí)現(xiàn)此方法，那么JVM應(yīng)該調(diào)用super.paint(g)方法，從而正確呈現(xiàn)輕量級(jí)組件。如果通過g中的當(dāng)前剪切設(shè)置完全剪切某個(gè)子組件，那么不會(huì)將paint轉(zhuǎn)換給這個(gè)子組件。*/public void paint(Graphics g){g = screen.getAntiAliasing(g);//繪制圖片，如果裝載完畢if(imagesLoaded){//那么在屏幕中繪制出來g.drawImage(bgImage,0,0,null);drawImage(g,opaqueImage,0,0,"不透明");drawImage(g,transparentImage,320,0,"透明");drawImage(g,translucentImage,0,300,"半透明");drawImage(g,antiAliasedImage,320,300,"半透明（Anti-Aliased）");}else{//否則顯示等信息g.drawString("裝載圖片...", 5, FONT_SIZE);}}/*具體呼叫Graphics的drawImage方法來繪制圖形到屏幕中。其中Graphics的drawImage方法是用來繪制指定圖像中當(dāng)前可用的圖像，圖像的左上角位于該圖形上下文坐標(biāo)空間的(x,y)。圖像中的透明像素不處已存在的像素，此方法在任何情況下都立刻返回，甚至在圖像尚未完整加載的情況，并且還沒有針對(duì)當(dāng)前輸出設(shè)備完成抖動(dòng)和轉(zhuǎn)換的情況也是如此。如果圖像已經(jīng)完整加載，并且其像素不再發(fā)生更改，那么drawImage返回true值；否則drawImage返回false值，并且隨著更多的圖像可以用或者到了繪制動(dòng)畫另一幀的時(shí)候，加載圖像的進(jìn)程將通知指定的圖像觀察者。*/private void drawImage(Graphics g, Image image, int x, int y, String caption){g.drawImage(image,x,y,null);g.drawString(caption,x + 5, y + FONT_SIZE + image.getHeight(null));}/*呼叫ImageIcon對(duì)象的getImage方法初始化Image對(duì)象。因?yàn)镮mageIcon是一個(gè)Icon接口的實(shí)現(xiàn)類，它根據(jù)Image來繪制Icon對(duì)象。我們可以使用MediaTracker對(duì)象來跟蹤該圖像的加載狀態(tài)。注意：該類序列化對(duì)象與以后的Swing版本不兼容。*/private Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}/**在構(gòu)造方法初始化成員變量*/public ImageFrameTest(String[] args){if(args.length == 3){displayMode = new DisplayMode(Integer.parseInt(args[0]),Integer.parseInt(args[1]),Integer.parseInt(args[2]),DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}else{displayMode = new DisplayMode(1024,768,16,DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}//執(zhí)行顯示方法run(displayMode);}public static void main(String[] args){new ImageFrameTest(args);} }

運(yùn)行效果

關(guān)鍵代碼

關(guān)鍵代碼是讓主線程等待2分鐘，系統(tǒng)去裝載圖片，并且在裝載之后重新刷新畫面，讓圖片顯示出來。

硬件加速圖片顯示

硬件加速圖片顯示(hardware-accelerated image)是圖片被存貯在顯示內(nèi)存，而不是系統(tǒng)內(nèi)存中，所以使用硬件加速的圖片顯示速度非常快。使用Toolkit的getImage()方法，Java使用主動(dòng)使用硬件加速圖片功能，所以我們不必?fù)?dān)心圖片的硬件加速問題。

只是使用我們需要注意：

• 如果我們連續(xù)不斷的修改圖片顯示內(nèi)容，那么Java不使用加速功能
• JDK 1.4.1不加速半透明圖片顯示，只加速不透明和透明
• 不是每個(gè)操作系統(tǒng)都具有硬件加速功能

如果我們需要強(qiáng)制使用硬件的圖形加速顯示功能，那么我們需要使用VolatileImage類來完成。因?yàn)閂olatileImage是被存貯在顯存中的圖形。該類的對(duì)象使用Component的createVolatileImage方法創(chuàng)建，或者使用GraphicsConfiguration的createCompatibleVolatileImage方法來創(chuàng)建。這種類型的圖片只能是不透明的，因?yàn)樗莢olatile的圖片，所以需要我們經(jīng)常重繪這種類型的圖片。

我們可以使用validate()和contentsLost()方法來判斷顯示的圖片內(nèi)容是否有丟失。前者方法可以判斷圖片是否與當(dāng)前的顯示模型匹配；后者返回顯示的圖片內(nèi)容是否有丟失。下面是示例代碼：

import static java.lang.System.*; import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)類用來演示怎樣使用硬件加速作者：技術(shù)大黍備注：沒有使用強(qiáng)制模型來實(shí)現(xiàn)硬件加速顯示。*/ public class ImageSpeedFrameTest extends JFrame{private DisplayMode displayMode;private static final int FONT_SIZE = 24;private static final long TIME_PER_IMAGE = 2500;private SimpleScreenManager screen;private Image bgImage;private Image oqaqueImage;private Image transparentImage;private Image translucentImage;private Image antiAliasedImage;private boolean imagesLoaded;private void run(DisplayMode displayMode){setBackground(Color.blue);setForeground(Color.white);setFont(new Font("Dialog", Font.PLAIN, FONT_SIZE));imagesLoaded = false; //標(biāo)識(shí)該圖片是否已經(jīng)被裝載//使用SimpleScreenManager類封裝過的方法--實(shí)現(xiàn)全屏幕顯示的功能screen = new SimpleScreenManager();try{screen.setFullScreen(displayMode,this);synchronized(this){//注意這里需要同步loadImages(); //裝載圖片try{wait(); //讓主線程等待IO操作完畢}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}finally{screen.restoreScreen();//恢復(fù)顯示狀態(tài)}}//讓系統(tǒng)裝載需要的圖片private void loadImages(){bgImage = loadImage("images/background.jpg");oqaqueImage = loadImage("images/funfreebird.png");transparentImage = loadImage("images/cat.png");translucentImage = loadImage("images/books.png");antiAliasedImage = loadImage("images/apple.png");imagesLoaded = true;//讓AWT重繪窗體repaint();//讓系統(tǒng)呼叫paint方法來顯示圖形}private final Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}public void paint(Graphics g){//要求顯示時(shí)反鋸齒功能顯示g = screen.getAntiAliasing(g);if(imagesLoaded){//如果圖片裝載到內(nèi)存完畢//那么才能繪制該圖片到屏幕上drawImage(g,oqaqueImage,"不透明");drawImage(g,transparentImage,"透明");drawImage(g,translucentImage,"半透明");drawImage(g,antiAliasedImage,"半透明(anti-aliased)");//繪制完成之后，通知其它線程顯示完畢，然后讓CPU喚醒這些線程。synchronized(this){notify();}}else{g.drawString("裝載圖片中。。。", 5, FONT_SIZE);}}/*快速顯示圖形的核心代碼。在2.5秒之內(nèi)快速繪制圖片在屏幕中*/private void drawImage(Graphics g, Image image, String name){int width = screen.getFullScreenWindow().getWidth() - image.getWidth(null);int height = screen.getFullScreenWindow().getHeight() - image.getHeight(null);int numImages = 0;g.drawImage(bgImage,0,0,null);long startTime = currentTimeMillis();//如果有限定的時(shí)間長(zhǎng)度2.5秒之內(nèi)while(currentTimeMillis() - startTime < TIME_PER_IMAGE){int x = Math.round((float)Math.random() * width);int y = Math.round((float)Math.random() * height);out.println("當(dāng)前x = " + x + ", y = " + y);//隨機(jī)繪制圖形g.drawImage(image,x,y,null); numImages++;}long time = currentTimeMillis() - startTime;float speed = numImages * 1000f / time;out.println(name + ": " + speed + " 圖片/秒");}public ImageSpeedFrameTest(String[] args){if(args.length == 3){displayMode = new DisplayMode(Integer.parseInt(args[0]),Integer.parseInt(args[1]),Integer.parseInt(args[2]),DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}else{displayMode = new DisplayMode(800,600,16,DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}//運(yùn)行run(displayMode);}public static void main(String[] args){new ImageSpeedFrameTest(args);} }

不過以上代碼OpenJDK 15運(yùn)行失敗了

之前使用JDK 1.4版本運(yùn)行成功的。

各位可以換成JDK 8來試一下。

動(dòng)畫

動(dòng)畫中的圖片可以被看成幀(frame)，每一幀在一個(gè)確定的時(shí)間中顯示，但是在相同的時(shí)間內(nèi)部中幀不需要顯示。比如第一幀可能顯示200毫秒，第二幀顯示75毫秒等。

• mage–圖片
• Time–時(shí)間
• millisecond–毫秒

動(dòng)畫循環(huán)

動(dòng)畫效果是由循環(huán)顯示圖片呈現(xiàn)出來的，這種循環(huán)就是動(dòng)畫循環(huán)。動(dòng)畫循環(huán)遵守步驟如下：

• Updates any animations–更新動(dòng)畫
• Draws to the screen–繪制到屏幕
• Optionally sleeps for a short period–確定每個(gè)動(dòng)作的睡覺時(shí)間
• Starts over with step 1–回到第一步循環(huán)

我們整個(gè)代碼實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖片如下：

無雙緩存實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫

import static java.lang.System.*; import java.awt.*; import javax.swing.*; /**功能：書寫一個(gè)測(cè)試動(dòng)畫循環(huán)的類作者：技術(shù)大黍備注：沒有實(shí)現(xiàn)雙緩存技術(shù)*/public class AnimationFrameTestOne extends JFrame{private DisplayMode displayMode;private static final long DEMO_TIME = 5000;private SimpleScreenManager screen;private Image bgImage;private Animation animation;public AnimationFrameTestOne(String[] args){if(args.length == 3){displayMode = new DisplayMode(Integer.parseInt(args[0]),Integer.parseInt(args[1]),Integer.parseInt(args[2]),DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}else{displayMode = new DisplayMode(800,600,16,DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN);}run(displayMode);}private void run(DisplayMode displayMode){screen = new SimpleScreenManager();try{screen.setFullScreen(displayMode, new JFrame());loadImages();//裝載圖片animationLoop();//實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫}finally{screen.restoreScreen();}}private void loadImages(){bgImage = loadImage("images/background.jpg");Image player1 = loadImage("images/player1.png");Image player2 = loadImage("images/player2.png");Image player3 = loadImage("images/player3.png");//創(chuàng)建動(dòng)畫--一張圖片使用一個(gè)ArrayList中的AnimationFrame類，該類//使用Image屬性和long來保存圖片對(duì)象，以及圖片顯示結(jié)束時(shí)間。animation = new Animation();animation.addFrame(player1,250);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,200);animation.addFrame(player2,150);}//讀取圖片private Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}/**功能實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果：1、更新動(dòng)畫2、繪制到屏幕3、確定睡覺的時(shí)間4、回到第一步循環(huán)*/private void animationLoop(){//獲取動(dòng)畫開始時(shí)間long startTime = currentTimeMillis();//把它設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間long currentTime = startTime;//如果流逝的時(shí)間小于指定的時(shí)間while(currentTime - startTime < DEMO_TIME){//在指定的總體動(dòng)畫時(shí)間中l(wèi)ong elapsedTime = currentTimeMillis() - currentTime;currentTime += elapsedTime;//1. 根據(jù)指定的elapsedTime來決定更換顯示顯示的圖片，從而達(dá)到更新動(dòng)畫的效果。animation.update(elapsedTime);//2. 繪制到屏幕Graphics g = screen.getFullScreenWindow().getGraphics();draw(g);//這里是核心代碼，把圖片繪制在屏幕中。g.dispose();//釋放資源//3. 暫停一下try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}}}/*功能：該方法是核心方法，它主要完成兩個(gè)功能：1、繪制背景圖片2、繪制動(dòng)畫圖片，在指定的(0,0)坐標(biāo)處理繪制注意：核心方法的呼叫--呼叫Animation對(duì)象的getImage方法*/private void draw(Graphics g){//繪制背景g.drawImage(bgImage,0,0,null);//繪制動(dòng)畫--這是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的關(guān)鍵方法g.drawImage(animation.getImage(),0,0,null);}public static void main(String[] args){new AnimationFrameTestOne(args);} }

雙緩存實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫

import static java.lang.System.*; import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)使用雙緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)畫效果作者：技術(shù)大黍*/ public class AnimationTestTwo{public AnimationTestTwo(){run();}public static void main(String[] args){new AnimationTestTwo();}private static final DisplayMode POSSIBLE_MODES[] = {new DisplayMode(1280,800,32,0),new DisplayMode(1280,800,24,0),new DisplayMode(1280,800,16,0),new DisplayMode(1024,768,32,0),new DisplayMode(1024,768,24,0),new DisplayMode(1024,768,16,0),new DisplayMode(800,600,32,0),new DisplayMode(800,600,24,0),new DisplayMode(800,600,16,0)};private static final long DEMO_TIME = 10000;private ScreenManager screen;private Image bgImage;private Animation animation;public void loadImages(){//裝載圖片bgImage = loadImage("images/background.jpg");Image player1 = loadImage("images/player1.png");Image player2 = loadImage("images/player2.png");Image player3 = loadImage("images/player3.png");//創(chuàng)建動(dòng)畫animation = new Animation();animation.addFrame(player1,250);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,200);animation.addFrame(player2,150);/*animation = new Animation();Image player1 = loadImage("images/01.png");Image player2 = loadImage("images/02.png");Image player3 = loadImage("images/03.png");Image player4 = loadImage("images/04.png");Image player5 = loadImage("images/05.png");Image player6 = loadImage("images/06.png");animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,150);animation.addFrame(player4,150);animation.addFrame(player5,150);animation.addFrame(player6,150);*/}private Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}private void run(){screen = new ScreenManager();try{DisplayMode displayMode = screen.findFirstCompatibleMode(POSSIBLE_MODES);//呼叫screen對(duì)象的setFullScreen方法是實(shí)現(xiàn)雙緩存技術(shù)顯示的關(guān)鍵代碼！screen.setFullScreen(displayMode);loadImages();animationLoop();}finally{screen.restoreScreen();}}/*實(shí)現(xiàn)雙緩存動(dòng)畫的核心方法。*/private void animationLoop(){long startTime = currentTimeMillis();long currentTime = startTime;while(currentTime - startTime < DEMO_TIME){long elapsedTime = currentTimeMillis() - currentTime;currentTime += elapsedTime;//更新動(dòng)畫--確定需要顯示的圖形animation.update(elapsedTime);//繪制和刷新屏幕--繪制圖形在緩存對(duì)象中--關(guān)鍵是使用Graphics2D類來實(shí)現(xiàn)雙緩存顯示!Graphics2D g = screen.getGraphics();//在屏幕中繪制背景和動(dòng)畫--在屏幕中繪制出現(xiàn)（離屏繪制）draw(g);g.dispose();//然后在緩存中繪制圖形--實(shí)現(xiàn)雙緩存的關(guān)鍵代碼--繪制到屏幕中screen.update();//停頓一下try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}/**注意：g.drawImage(animation.getImage(),0,0,null)方法是在固定的坐標(biāo)繪制雙緩存的圖形所以只有動(dòng)畫效果，但是沒有小怪的移動(dòng)動(dòng)作。*/public void draw(Graphics g){g.drawImage(bgImage, 0,0, null);//繪制背景g.drawImage(animation.getImage(),620,350,null);//繪制圖片} }

主動(dòng)呈現(xiàn)

主動(dòng)呈現(xiàn)(active rendering)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的術(shù)語。我們必須使用一種有效方式來不斷刷新屏幕，從而產(chǎn)生動(dòng)畫。前面的例子是使用paint方法來呈現(xiàn)，我們呼叫repaint方法，向AWT事件分發(fā)線程發(fā)送信號(hào)，讓它重新刷新屏幕，但是這種做法會(huì)產(chǎn)生延遲，因?yàn)锳WT的線程可能會(huì)在忙于別的事情。而解決方法就是使用主動(dòng)呈現(xiàn)的方式，該方式是在主線程中直接繪制圖片！這樣我們讓屏幕直接繪制，并且代碼簡(jiǎn)單:

Graphics g = screen.getFullScreenWindow().getGraphics(); draw(g); //主線程中直接繪制 g.dispose();

去掉閃爍

在AnimationFrameTestOne示例我們看動(dòng)畫閃爍—很煩！這是因?yàn)槲覀儾粩嗨⑿缕聊?#xff0c;這樣的結(jié)果是我們擦除背景，然后重新繪制它。這樣的結(jié)果會(huì)有時(shí)候出現(xiàn)閃爍，有時(shí)候不出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。這個(gè)類似于，我們?cè)谄聊皇褂霉P畫圖，然后用戶會(huì)看見怎么畫圖的全過程。

我們使用雙緩存(Double Buffering)技術(shù)解決這個(gè)問題。所謂buffer就是一個(gè)在內(nèi)存中繪制圖片，也就是當(dāng)我們使用雙緩存技術(shù)時(shí)，需要我們不能直接把圖形畫到屏幕中去，需要我們先畫到buffer中，然后把整個(gè)畫面拷貝到屏幕中去。這樣整個(gè)屏幕只刷新一次。

• back buffer–備份緩存
• copy–復(fù)制
• screen–屏幕呈現(xiàn)

Back buffer可以是普通的Java圖形，所以我們使用Component的createImage()方法來創(chuàng)建緩存圖片，然后在update方法中呼叫paint方法呈現(xiàn)：

完整代碼參見ScreenManger類。

ScreenManager類

import java.awt.*; import java.awt.image.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)屏幕管理器，用來初始化和全屏幕顯示功能作者：技術(shù)大黍*/ public class ScreenManager{private GraphicsDevice device; //指定顯卡/**在構(gòu)造方法中初始化成員變量, 其中GraphicsEnvironment抽象類，它是抽象了平臺(tái)上可以使用的GraphicsDevice對(duì)象和Font對(duì)象的集合。該對(duì)象的中的資源可以本地資源，也可以遠(yuǎn)程機(jī)器上的。GraphicsDevice對(duì)象可以屏幕、打印機(jī)或圖像緩存，并且都Graphics2D繪圖方法的目標(biāo)。每個(gè)GraphicsDevice有許多與之相關(guān)的GraphicsConfiguration對(duì)象，這些對(duì)象指定使用GraphicsDevice所需的不同配置。*/public ScreenManager(){//初始化顯示設(shè)置環(huán)境對(duì)象GraphicsEnvironment environment = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();//然后從該環(huán)境顯示確定的顯卡device = environment.getDefaultScreenDevice();}/**功能：獲取當(dāng)前的所有的顯示模型*/public DisplayMode[] getCompatibleDsiplayModes(){return device.getDisplayModes();}public DisplayMode findFirstCompatibleMode(DisplayMode[] modes){DisplayMode[] goodModes = device.getDisplayModes();for(int i = 0; i < modes.length; i++){for(int j = 0; j < goodModes.length; j++){if(displayModesMatch(modes[i],goodModes[j])){return modes[i];}}}return null; //否則找不到時(shí)返回null}/**功能：比較兩個(gè)模型是否相同*/public boolean displayModesMatch(DisplayMode mode1, DisplayMode mode2){if(mode1.getWidth() != mode2.getWidth() ||mode1.getHeight() != mode2.getHeight()){return false;}if(mode1.getBitDepth() != DisplayMode.BIT_DEPTH_MULTI &&mode2.getBitDepth() != DisplayMode.BIT_DEPTH_MULTI &&mode1.getBitDepth() != mode2.getBitDepth()){return false;}if(mode1.getRefreshRate() != DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN &&mode2.getRefreshRate() !=DisplayMode.REFRESH_RATE_UNKNOWN &&mode1.getRefreshRate() != mode2.getRefreshRate()){return false;}//否則返回truereturn true;}/**功能：輸入全屏幕模型，然后修改顯示模型，如果指定的顯示模型是null或者不兼容，那么使用當(dāng)前的顯示模型。顯示時(shí)使用BufferStratgey的雙緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)。*/public void setFullScreen(DisplayMode displayMode){JFrame frame = new JFrame();frame.setUndecorated(true);//不顯示標(biāo)題欄frame.setIgnoreRepaint(true); //能呼叫repain方法frame.setResizable(false); //不允許縮放//呼叫顯卡設(shè)置全屏幕device.setFullScreenWindow(frame);//如果有確定的顯示模型if(displayMode != null && device.isDisplayChangeSupported()){//那么設(shè)置該顯示模型try{device.setDisplayMode(displayMode);}catch(IllegalArgumentException ex){ex.printStackTrace();}}//使用雙緩存技術(shù)顯示全屏幕--這是關(guān)鍵代碼。該方法為被呼叫的組件創(chuàng)建一個(gè)新的緩沖//策略--雙緩沖策略。該方法中根據(jù)提供的緩沖區(qū)數(shù)來創(chuàng)建可用的最佳策略。它將始終根據(jù)//該緩沖區(qū)數(shù)創(chuàng)建BufferStrategy--首先濃度page-flipping策略，然后是使用加速緩沖區(qū)//blitting策略，最后使用不加速的blitting策略。Bit BLIT (which stands for bit-block [image] //transfer but is pronounced bit blit) is a computer graphics operation in which //several bitmaps are combined into one using a raster operator.//必須首先在這里設(shè)置device顯示模型為雙緩存方式，然后參見getGraphics()方法中的//BufferStrategy strategy = window.getBufferStrategy()語句在屏幕繪制使用雙緩存//技術(shù)顯示frame.createBufferStrategy(2);}/**功能：取得圖形上下文來進(jìn)行顯示，ScreenManager使用雙緩存實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用程序必須呼叫update()方法來顯示任何繪制的圖形。然后應(yīng)用程序必須釋放圖形對(duì)象。*/public Graphics2D getGraphics(){Window window = device.getFullScreenWindow(); //從顯卡取得全屏幕的窗體對(duì)象//如果該對(duì)象不為nullif(window != null){//取得在setFullScreen方法設(shè)置的雙緩存設(shè)置策略，然后初始化BufferStrategy對(duì)象BufferStrategy strategy = window.getBufferStrategy(); //最后把圖形繪制在Graphics2D對(duì)象中，參見AnimationTestTwo類中的animationLoop()//方法中的Graphics2D g = screen.getGraphics();語句。return (Graphics2D)strategy.getDrawGraphics();}else{return null; //否則返回null}}/**功能：更新顯示--使用雙緩存策略來顯示。實(shí)現(xiàn)雙緩存最關(guān)鍵的對(duì)象不device成員變量！！*/public void update(){Window window = device.getFullScreenWindow(); //從顯卡取得窗體對(duì)象//如果該窗體不為nullif(window != null){//那么使用雙緩存策略對(duì)象處理BufferStrategy strategy = window.getBufferStrategy();//如果內(nèi)容沒有丟失if(!strategy.contentsLost()){//那么在屏幕上顯出來--此處代碼是在屏幕中顯示的核心關(guān)鍵代碼！//屏蔽該語句之后，不會(huì)在屏幕中顯示出來畫面來--black一片。strategy.show();}}//否則在系統(tǒng)同步顯示出現(xiàn)--下面這句話是fix Linux中的事件階段問題Toolkit.getDefaultToolkit().sync();}/**功能：返回當(dāng)前全屏幕的當(dāng)前窗體，如果沒有全屏幕模型，那么返回null*/public Window getFullScreenWindow(){return device.getFullScreenWindow(); //返回全屏幕對(duì)象窗體}/**功能：返回當(dāng)前全屏幕的寬度值。如果沒有不全屏幕，那么回返0*/public int getWidth(){Window window = device.getFullScreenWindow();//從顯卡取得窗體對(duì)象//如果該窗體對(duì)象不為nullif(window != null){return window.getWidth(); //那么返回該窗體對(duì)象的寬度}else{return 0; //否則返回0}}/**功能：返回當(dāng)前全屏幕的高度值。如果沒有不全屏幕，那么回返0*/public int getHeight(){Window window = device.getFullScreenWindow();//從顯卡取得窗體對(duì)象//如果該窗體對(duì)象不為nullif(window != null){return window.getHeight(); //那么返回該窗體對(duì)象的高度}else{return 0; //否則返回0}}public void restoreScreen(){Window window = device.getFullScreenWindow();//從顯卡取得窗體對(duì)象//如果該窗體對(duì)象不為nullif(window != null){window.dispose(); //那么翻譯該資源}//然后取消全屏幕顯示device.setFullScreenWindow(null);}public BufferedImage createCompatibleImage(int w, int h, int transparency){Window window = device.getFullScreenWindow();//從顯卡取得窗體對(duì)象//如果該窗體不為nullif(window != null){//那么取得圖形的配置對(duì)象GraphicsConfiguration configuration = window.getGraphicsConfiguration();//然后返回兼容的圖形return configuration.createCompatibleImage(w,h,transparency);}return null; //否則返回null} }

使用BufferStrategy類（源碼追蹤）

該類是一個(gè)抽象類，它用來表示特定的Canvas或者Window上組織復(fù)雜的內(nèi)存機(jī)制。硬件與軟件限制了決定是否能夠使用特定的緩存策略，以及它如何實(shí)現(xiàn)。從創(chuàng)建Canvas和Window對(duì)象所使用GraphicsConfiguration的性能可以發(fā)現(xiàn)這些限制的存在。

**注意：**術(shù)語buffer與surface的相同：視頻設(shè)置內(nèi)存或系統(tǒng)內(nèi)存的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域。在實(shí)際開發(fā)中，雙緩存、分頁和等待顯示器重新刷新都是使用該類來實(shí)現(xiàn)。總之一句話，該類幫助我們完成這些物理上的動(dòng)作。使用顯示器刷新的缺點(diǎn)是，如果顯示器的刷新頻率是75HZ，也就是每秒75個(gè)窗體畫面，那么我們不可能運(yùn)行每秒200個(gè)畫面的游戲了。類Canvas和類Window對(duì)象都有BufferStrategy可以使用，并且使用createBufferStrategy()方法創(chuàng)建該策略對(duì)象。

我們?cè)创a追蹤一下：

frame類繼承Window類，而Window類繼承自Container容器類，并且實(shí)現(xiàn)Accessible接口

在createBufferStrategy方法中吃了super類的createBufferStrategy方法

我們?cè)龠M(jìn)行源代碼追蹤，在Component類的3837行
該方法完整的代碼我們扣出來展示如下：

void createBufferStrategy(int numBuffers) {BufferCapabilities bufferCaps;if (numBuffers > 1) {// Try to create a page-flipping strategybufferCaps = new BufferCapabilities(new ImageCapabilities(true),new ImageCapabilities(true),BufferCapabilities.FlipContents.UNDEFINED);try {createBufferStrategy(numBuffers, bufferCaps);return; // Success} catch (AWTException e) {// Failed}}// Try a blitting (but still accelerated) strategybufferCaps = new BufferCapabilities(new ImageCapabilities(true),new ImageCapabilities(true),null);try {createBufferStrategy(numBuffers, bufferCaps);return; // Success} catch (AWTException e) {// Failed}// Try an unaccelerated blitting strategybufferCaps = new BufferCapabilities(new ImageCapabilities(false),new ImageCapabilities(false),null);try {createBufferStrategy(numBuffers, bufferCaps);return; // Success} catch (AWTException e) {// Code should never reach here (an unaccelerated blitting// strategy should always work)throw new InternalError("Could not create a buffer strategy", e);}}

我們看到Java開源組織書寫了一大堆的封裝類，根據(jù)策略模式實(shí)現(xiàn)了底層的雙緩存機(jī)制，并且提供給我們第三方開發(fā)人員快捷的使用–我們只是簡(jiǎn)單的使用Frame.createBufferStrategy方法來調(diào)用BufferStrategy策略對(duì)象就完成了我們想的實(shí)現(xiàn)雙緩存效果，從而加快了開發(fā)效率。

創(chuàng)建屏幕管理器

下面我們改進(jìn)SimpleScreenManager類，新增一些功能：

使用BufferStrategy來實(shí)現(xiàn)雙緩存技術(shù)和分頁刷新

使用getGraphics()方法獲取顯示的圖片上下文

使用update()來更新顯示

使用getCompatibleDisplayModes()來獲取可兼容的顯示模型

使用getCurrentDisplayMode()來獲取當(dāng)前的顯示模型

使用findFirstCompatibleMode()方法來獲取模型列表中的第一個(gè)顯示模型

如果不需要主動(dòng)呈現(xiàn)，那么沒有必須給JFrame使用全屏幕顯示，這時(shí)需要我們關(guān)閉它 frame.ignoreRepaint(true); 但是，它不會(huì)關(guān)閉repaint事件，所以可以使用paint事件。

下面我們列出AnimationTestTwo類，以幫助我們理解

AnimationTestTwo類

該類與ScreenManger類一起配合使用

import static java.lang.System.*; import java.awt.*; import javax.swing.*;/**功能：書寫一個(gè)使用雙緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)畫效果作者：技術(shù)大黍*/ public class AnimationTestTwo{public AnimationTestTwo(){run();}public static void main(String[] args){new AnimationTestTwo();}private static final DisplayMode POSSIBLE_MODES[] = {new DisplayMode(1280,800,32,0),new DisplayMode(1280,800,24,0),new DisplayMode(1280,800,16,0),new DisplayMode(1024,768,32,0),new DisplayMode(1024,768,24,0),new DisplayMode(1024,768,16,0),new DisplayMode(800,600,32,0),new DisplayMode(800,600,24,0),new DisplayMode(800,600,16,0)};private static final long DEMO_TIME = 10000;private ScreenManager screen;private Image bgImage;private Animation animation;public void loadImages(){//裝載圖片bgImage = loadImage("images/background.jpg");Image player1 = loadImage("images/player1.png");Image player2 = loadImage("images/player2.png");Image player3 = loadImage("images/player3.png");//創(chuàng)建動(dòng)畫animation = new Animation();animation.addFrame(player1,250);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,200);animation.addFrame(player2,150);/*animation = new Animation();Image player1 = loadImage("images/01.png");Image player2 = loadImage("images/02.png");Image player3 = loadImage("images/03.png");Image player4 = loadImage("images/04.png");Image player5 = loadImage("images/05.png");Image player6 = loadImage("images/06.png");animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,150);animation.addFrame(player4,150);animation.addFrame(player5,150);animation.addFrame(player6,150);*/}private Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}private void run(){screen = new ScreenManager();try{DisplayMode displayMode = screen.findFirstCompatibleMode(POSSIBLE_MODES);//呼叫screen對(duì)象的setFullScreen方法是實(shí)現(xiàn)雙緩存技術(shù)顯示的關(guān)鍵代碼！screen.setFullScreen(displayMode);loadImages();animationLoop();}finally{screen.restoreScreen();}}/*實(shí)現(xiàn)雙緩存動(dòng)畫的核心方法。*/private void animationLoop(){long startTime = currentTimeMillis();long currentTime = startTime;while(currentTime - startTime < DEMO_TIME){long elapsedTime = currentTimeMillis() - currentTime;currentTime += elapsedTime;//更新動(dòng)畫--確定需要顯示的圖形animation.update(elapsedTime);//繪制和刷新屏幕--繪制圖形在緩存對(duì)象中--關(guān)鍵是使用Graphics2D類來實(shí)現(xiàn)雙緩存顯示!Graphics2D g = screen.getGraphics();//在屏幕中繪制背景和動(dòng)畫--在屏幕中繪制出現(xiàn)（離屏繪制）draw(g);g.dispose();//然后在緩存中繪制圖形--實(shí)現(xiàn)雙緩存的關(guān)鍵代碼--繪制到屏幕中screen.update();//停頓一下try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException ex){ex.printStackTrace();}}}/**注意：g.drawImage(animation.getImage(),0,0,null)方法是在固定的坐標(biāo)繪制雙緩存的圖形所以只有動(dòng)畫效果，但是沒有小怪的移動(dòng)動(dòng)作。*/public void draw(Graphics g){g.drawImage(bgImage, 0,0, null);//繪制背景g.drawImage(animation.getImage(),620,350,null);//繪制圖片} }

屏幕管理效果

妖怪(sprite)

現(xiàn)在使用雙緩存技術(shù)畫面運(yùn)行流暢，但是沒有其它的動(dòng)畫出現(xiàn)，所以我們需要需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)妖怪在屏幕中運(yùn)動(dòng)。因?yàn)檠忠彩且粋€(gè)圖片，只不過它是獨(dú)立在屏幕中的，所以該妖怪也是一個(gè)動(dòng)畫效果，并且它可以一邊動(dòng)畫一邊移動(dòng)。

現(xiàn)在，因?yàn)閯?dòng)畫問題已經(jīng)解決，那么我們需要解決妖怪移動(dòng)的問題—也就是一個(gè)怪由兩個(gè)事情組成：位置和速率(velocity)。速率是速度和方向的組成，這樣我們把速度分成水平和垂直兩個(gè)方向，我們是每秒多少像素來計(jì)算移動(dòng)速度。可能我們會(huì)問：“為什么不通過更新多個(gè)frame中的怪物的位置來實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫，而非得使用速率？”如果，這樣做，那么這個(gè)怪物在不同的機(jī)器上移動(dòng)的速度就會(huì)不一樣！性能好的機(jī)器上的怪物運(yùn)行比較快，而性能慢的機(jī)器上的怪物運(yùn)行比較慢。而怪物的動(dòng)畫我們使用主動(dòng)呈現(xiàn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

注意，我們把妖怪的位置值使用浮點(diǎn)來計(jì)算，而不是整數(shù)，這是因?yàn)槿绻褂谜麛?shù)，那么每隔10毫秒更新時(shí)，有一毫秒的時(shí)間圖片不會(huì)移動(dòng)。該類非常簡(jiǎn)單，只有g(shù)etter和setter方法，以及update方法更新動(dòng)畫與移動(dòng)位置。

Sprite類

import static java.lang.System.*; import java.awt.Image;/**功能：書寫一個(gè)妖怪類用來演示游戲中人物角色的動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)方式作者：技術(shù)大黍備注：妖怪由兩個(gè)部分組成：動(dòng)畫和移動(dòng)效果*/ public class Sprite{//使用動(dòng)畫管理器來管理妖怪的動(dòng)畫效果--用Animation來封裝妖怪的圖形的樣子。private Animation animation;//設(shè)置妖怪的顯示位置--實(shí)現(xiàn)妖怪的移動(dòng)需要兩種元素：當(dāng)前妖怪的位置和它的移動(dòng)速率。private float x;private float y;//計(jì)算妖怪的速率private float dx;private float dy;public Sprite(Animation animation){this.animation = animation;}/**功能：更新該妖怪的動(dòng)畫和位置，更新時(shí)根據(jù)它的速率來計(jì)算。該方法是妖怪移動(dòng)的核心方法*/public void update(long elapsedTime){//根據(jù)流失的時(shí)間值重新計(jì)算妖怪圖片的x和y的值x += dx * elapsedTime;y += dy * elapsedTime;//根據(jù)流失的時(shí)間值來控制動(dòng)畫效果animation.update(elapsedTime);}public float getX(){return x;}public float getY(){return y;}public void setX(float x){this.x = x;}public void setY(float y){this.y = y;}/**獲取該圖片的寬度*/public float getWidth(){return animation.getImage().getWidth(null);}/**獲取該圖片的高度*/public float getHeight(){return animation.getImage().getHeight(null);}public float getVelocityX(){return dx;}public float getVelocityY(){return dy;}public void setVelocityX(float dx){this.dx = dx;}public void setVelocityY(float dy){this.dy = dy;}public Image getImage(){return animation.getImage();} }

SprinteTest類

import static java.lang.System.*; import java.awt.*; import javax.swing.ImageIcon; /**功能：書寫一個(gè)測(cè)試類，用來測(cè)試妖怪的動(dòng)畫效果作者：技術(shù)大黍*/public class SpriteTest{private ScreenManager screen;private Image bgImage;private Sprite sprite;private static final long DEMO_TIME = 20000;private Animation animation;private static final DisplayMode POSSIBLE_MODES[] = {new DisplayMode(1280,800,32,0),new DisplayMode(1280,800,24,0),new DisplayMode(1280,800,16,0),new DisplayMode(1024,768,32,0),new DisplayMode(1024,768,24,0),new DisplayMode(1024,768,16,0),new DisplayMode(800,600,32,0),new DisplayMode(800,600,24,0),new DisplayMode(800,600,16,0)};public SpriteTest(){run();}/**這里妖怪移動(dòng)的核心實(shí)現(xiàn)方法*/public void loadImages(){//裝載圖片bgImage = loadImage("images/background.jpg");Image player1 = loadImage("images/player1.png");Image player2 = loadImage("images/player2.png");Image player3 = loadImage("images/player3.png");//1.創(chuàng)建動(dòng)畫--裝載背景畫面animation = new Animation();animation.addFrame(player1,250);//其中250表示該圖片的顯示結(jié)束時(shí)間animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player1,150);animation.addFrame(player2,150);animation.addFrame(player3,200);animation.addFrame(player2,150);//2.裝載妖怪圖片sprite = new Sprite(animation);//3.開始移動(dòng)妖怪sprite.setVelocityX(0.3f);sprite.setVelocityY(0.3f);}private Image loadImage(String fileName){return new ImageIcon(fileName).getImage();}private void run(){screen = new ScreenManager();try{DisplayMode displayMode = screen.findFirstCompatibleMode(POSSIBLE_MODES);screen.setFullScreen(displayMode);loadImages();animationLoop();}finally{screen.restoreScreen();}}/*實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫最關(guān)鍵的如何獲取當(dāng)前時(shí)間與肇始啟始時(shí)間的差值（elapsed time）,然后把這個(gè)賦給需要被實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的對(duì)象去計(jì)算移動(dòng)的位置。*/private void animationLoop(){long startTime = currentTimeMillis();long currentTime = startTime;while(currentTime - startTime < DEMO_TIME){//計(jì)算當(dāng)前時(shí)間與啟始時(shí)間之間差值long elpasedTime = currentTimeMillis() - currentTime;//根據(jù)流失的時(shí)間值更新當(dāng)前時(shí)間currentTime += elpasedTime;//更新怪物--根據(jù)流失時(shí)間來移動(dòng)妖怪update(elpasedTime);//1.第一個(gè)步驟計(jì)算小怪的當(dāng)前坐標(biāo)值//在屏幕中繪制妖怪Graphics2D g = screen.getGraphics();draw(g); //2. 根據(jù)當(dāng)前小怪的坐標(biāo)值來實(shí)現(xiàn)小怪移動(dòng)(動(dòng)態(tài)繪制在內(nèi)存中)g.dispose();//然后刷新屏幕畫面screen.update();//3. 使用雙緩存計(jì)算來顯示圖形（最后一次性顯示在屏幕中）try{Thread.sleep(20);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}}}/*實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫與移動(dòng)的核心方法，計(jì)算當(dāng)前小怪的坐標(biāo)值*/private void update(long elapsedTime){if(sprite.getX() < 0){//如果妖怪的x坐標(biāo)小于0sprite.setVelocityX(Math.abs(sprite.getVelocityX()));//那么讓速率}else if(sprite.getX() + sprite.getWidth() >= screen.getWidth()){sprite.setVelocityX(-Math.abs(sprite.getVelocityX()));}if(sprite.getY() < 0){sprite.setVelocityY(Math.abs(sprite.getVelocityY()));}else if(sprite.getY() + sprite.getHeight() >= screen.getHeight()){sprite.setVelocityY(-Math.abs(sprite.getVelocityY()));}//更新妖怪--更新妖怪圖片的坐標(biāo)值sprite.update(elapsedTime);}/**注意：g.drawImage(sprite.getImage(),Math.round(sprite.getX()),Math.round(sprite.getY()),null);方法，它是讓小怪移動(dòng)的關(guān)鍵方法。這里與AnimationTestTwo類的publi void draw()方法的主要區(qū)別。*/public void draw(Graphics g){g.drawImage(bgImage,0,0,null);g.drawImage(sprite.getImage(),Math.round(sprite.getX()),Math.round(sprite.getY()),null);}public static void main(String[] args){new SpriteTest();} }

運(yùn)行效果

在VS Code的運(yùn)行效果如下：

簡(jiǎn)單特效—圖片變換

我們可以使用sprite類來創(chuàng)建不同的小妖，只需要以下幾段代碼變可以實(shí)現(xiàn)：

for(int i = 0; i < sprites.length; i++){sprites[i].update(elapsedTime);g.drawImage(sprites[i].getImage(),Math.round(sprite[i].getX()),Math.round(sprite[i].getY()),null); }

**注意：**每個(gè)sprite只更新自己的動(dòng)畫效果，所以sprites不可能共享相同的Animation對(duì)象；而動(dòng)畫對(duì)象可以多次被更新。如果我們需要相同的動(dòng)畫對(duì)象，那么可以使用clone方法來復(fù)制后得到。

比較cool的圖片特效是圖片的旋轉(zhuǎn)和縮放，這種效果我們叫做圖片的轉(zhuǎn)換(image transform)。圖片轉(zhuǎn)換可以讓我們旋轉(zhuǎn)、上下翻轉(zhuǎn)、縮放圖片，甚至飛行圖片。在Java中有AffineTransform類可以描述圖片的轉(zhuǎn)換，該類提供了rotate(), scale()和translate()方法來實(shí)現(xiàn)圖片的置換。Graphics2D對(duì)象是圖片實(shí)際轉(zhuǎn)換的地方，該類使用drawImage方法帶一個(gè)AffineTransform對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)圖片的轉(zhuǎn)換。比如

AffineTransform transform = new AffineTransform();transform.scale(2,2);transform.translate(100,100);g.drawImage(image, transform, null);

下面我們演示圖片的轉(zhuǎn)換效果。

總結(jié)
我們到書寫可以重用的類:ScreenManager, Animation和Sprite類。

這些類不可能是最好的類—實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的基類，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的游戲來說，應(yīng)該根據(jù)自己的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)工具類，不一定按照以上三類的限制來書寫代碼。

Java的標(biāo)準(zhǔn)API把復(fù)雜的底層渲染呈現(xiàn)機(jī)制給深度封裝了，我們第三方的Java程序員只需要讀懂封裝的過程和代碼就行了，然后就是愉快使用它們來幫助我們快速開發(fā)游戲。

圖片來源：http://www.hp91.cn/ h5游戲

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java游戏编程不完全详解-2的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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