基于Java的俄羅斯方塊游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高成珍

摘要：俄羅斯方塊是一款簡單有趣的益智類小游戲，通過對游戲中包含的元素及其關(guān)系的分析，抽象出相應(yīng)的類和接口，通過對游戲過程的分析，抽象出關(guān)鍵的流程，并通過Java語言編程實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：俄羅斯方塊；Java

0引言

俄羅斯方塊是一款經(jīng)久不衰的益智類小游戲，游戲規(guī)則簡單、有趣，老少皆宜。對于Java初學(xué)者來說是一個(gè)不錯(cuò)的練習(xí)項(xiàng)目，難度適中，不僅可以檢驗(yàn)知識的綜合運(yùn)用，提升開發(fā)技能，培養(yǎng)面向?qū)ο缶幊趟季S，同時(shí)還可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)自我效能感。

1俄羅斯方塊游戲中核心元素

游戲中核心元素包括3個(gè)：各種形狀的方塊、底部障礙物以及游戲面板。游戲主要是控制方塊在面板上的移動與變化以及障礙物的增加和消除。

1.1方塊

經(jīng)典的俄羅斯方塊游戲中方塊主要有7種類型，如圖1所示，每一種類型又有若干種變形，如圖2所示。

根據(jù)圖2形狀的分析可以得出，所有的方塊都可以用一個(gè)4*4的格子表示，格子有兩種狀態(tài)：空白和填充。對于不同的形狀，填充部分不同而已，所以可以用一個(gè)包含16個(gè)整型元素的一維數(shù)組來表示一種具體的形狀。當(dāng)需要填充時(shí)，對應(yīng)的位置上的數(shù)字為1，否則位置上的數(shù)字為0。采用二維數(shù)組存儲一種類型的方塊，第一維表示的是第幾種變體，第二維表示具體形狀的數(shù)值。采用三維數(shù)組存儲所有的方塊，第一維表示哪一種類型，第二維表示該類型的第幾種變體，第三維表示具體形狀的數(shù)值。對于方塊來說除了要知道它的形狀以外，還需要知道它的位置，并且能夠根據(jù)需要進(jìn)行移動和變形，所以方塊類（Shape）的設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.2障礙物

障礙物實(shí)際上就是不能移動的方塊組合，障礙物會隨著游戲執(zhí)行過程而不斷增加或減少。與方塊類似可以采用一個(gè)二維數(shù)組來保存障礙物，數(shù)組的大小即為整個(gè)面板中橫向和縱向上格子的個(gè)數(shù)，對于需要填充的格子數(shù)值標(biāo)記為1，空白格子對應(yīng)的數(shù)值為0。障礙物添加后需要判斷是否超出邊界，如果超出則游戲結(jié)束，同時(shí)需要判斷是否有滿行，有則需要?jiǎng)h除等等，障礙物類（Ground）的關(guān)鍵屬性和方法如圖4所示。

1.3游戲面板

游戲面板主要用于顯示方塊以及障礙物，需要指定寬度和高度，為了使程序更為靈活，面板的寬度和高度不指定為具體的數(shù)值，而是以格子為單位，指定包含多少個(gè)格子，通過靜態(tài)常量指定格子個(gè)數(shù)以及格子的邊長。游戲面板類的關(guān)鍵屬性和方法如圖5所示。

2俄羅斯方塊游戲關(guān)鍵流程

俄羅斯方塊游戲的主要流程為：游戲開始后，隨機(jī)生成方塊，啟動線程讓方塊定時(shí)下落，監(jiān)聽用戶的按鍵操作控制方塊的移動和變形，及時(shí)刷新方塊位置，方塊位置變化后需重新判斷是否可以繼續(xù)移動，如果不能移動則將其轉(zhuǎn)換成障礙物。轉(zhuǎn)換后需判斷是否可以消除障礙物，以及是否游戲結(jié)束。具體流程如圖6所示，程序運(yùn)行效果如圖7所示。

3關(guān)鍵功能分析與設(shè)計(jì)

3.1如何實(shí)現(xiàn)方塊的移動

方塊移動有兩種類型：一種是定時(shí)自由下落；另一種是根據(jù)用戶的按鍵操作進(jìn)行變化，如左移、右移、下移或者旋轉(zhuǎn)。對于第一種移動類型，通過單獨(dú)啟動一個(gè)線程來完成，線程每隔一定的時(shí)間，執(zhí)行Shape的下移方法，下移后需通知面板及時(shí)刷新。因?yàn)镾hape類和GamePanel面板類不在同一個(gè)文件，二者之間不能直接通信，可借助于中介一控制器Controller。為Shape對象添加一個(gè)監(jiān)聽變化的監(jiān)聽器ShapeListener，而Controller實(shí)現(xiàn)了該接口，在創(chuàng)建Controller對象時(shí)傳遞GamePanel對象，形狀發(fā)生變化時(shí)，會調(diào)用Controller的相應(yīng)方法，在該方法內(nèi)可調(diào)用GamePanel的顯示方法。對于第二種移動類型，主要是通過監(jiān)聽用戶按鍵的操作，然后根據(jù)所按的鍵，執(zhí)行相應(yīng)的操作（←表示左移，↓表示右移，↓表示下移，↑表示旋轉(zhuǎn)），最后同樣調(diào)用GamePanel的顯示方法，刷新界面。

3.2方塊與障礙物的轉(zhuǎn)換及消除障礙物

障礙物實(shí)際上就是不能移動的方塊，當(dāng)方塊不能向下移動時(shí)，就需要將其轉(zhuǎn)換成障礙物，只需獲取方塊的位置，然后將障礙物中該位置對應(yīng)的值設(shè)置為1，然后重新繪制即可。轉(zhuǎn)換成障礙物后，循環(huán)遍歷每一行數(shù)據(jù)，如果一行中所有的數(shù)據(jù)都為1，則表明這一行為滿格，需要消除，只需要將該行上面的所有數(shù)據(jù)集體向下移動即可。

4總結(jié)

本文從面向?qū)ο缶幊趟枷氤霭l(fā)，分析俄羅斯方塊游戲中主要的元素及其關(guān)系，抽象出相應(yīng)的類和接口，整體采用MVC模式，通過控制器控制對象間的通信與數(shù)據(jù)傳遞，具有較好的擴(kuò)展性和靈活性。對于提升初學(xué)者綜合運(yùn)用Java知識設(shè)計(jì)簡單的系統(tǒng)具有一定的借鑒意義。