java课程设计之贪吃蛇.doc

目 录

一 系统描述 1
1.1 本设计的目的和意义 1
1.2 设计的主要内容 1
1.3 设计要达到的目标 2
1.4设计需要实现的功能和目标 2
1.5 游戏设计环境 2
二 分析与设计 3
2.1游戏处理流程 3
2.2需求分析 4
2.3 功能模块设计 4
2.4 详细设计 8
三 系统测试 19
四 心得体会 21
五 参考文献 22
六 附录 24

第 25 页

基于Java的游戏“贪吃蛇”的设计和实现
内容提要：
“贪吃蛇”游戏是一个经典的游戏，它因操作简单、娱乐性强而广受欢迎。本文基于Java技术和JBuilder开发环境，开发了一个操作简单、界面美观、功能较齐全的“贪吃蛇”游戏。整个游戏程序分为二个功能模块，六个类模块，实现了游戏的开始、暂停、结束。通过本游戏的开发，达到学习Java技术和熟悉软件开发流程的目的。
一 系统描述
1.1 本设计的目的和意义
贪吃蛇游戏一款非常经典的手机游戏，因为它比较简单有趣，无论老少都比较适合。贪吃蛇的设计对每一个Java语言设计者进行语言提高和进阶都是一个很好的锻炼机会。
贪吃蛇游戏的设计比较复杂，它涉及面广、牵涉方面多，如果不好好考虑和设计，将难以成功开发出这个游戏。在这个游戏的设计中，牵涉到图形界面的显示与更新、数据的收集与更新，并且在这个游戏的开发中，还要应用类的继承机制以及一些设计模式。因此，如何设计和开发好这个贪吃蛇游戏，对于提高Java开发水平和系统的设计能力有极大的帮助。在设计开发过程中，需要处理好各个类之间的继承关系，还要处理各个类相应的封装，并且还要协调好各个模块之间的逻辑依赖关系和数据通信关系。
正是因为如此，本次毕业设计的目的在于学习Java程序设计基本技术，学习用JBuilder开发Java程序的相关技术，熟悉游戏“贪吃蛇”的需求，熟悉项目开发的完整过程。学会怎样进行一个项目的需求分析、概要设计、详细设计等软件开发过程，熟练地掌握Java程序设计的基本技术和方法，熟练地掌握JBuilder环境的使用方法，培养起初步的项目分析能力和程序设计能力。
1.2 设计的主要内容
贪吃蛇游戏设计与实现，主要分为以下二个模块：游戏主界面模块游戏控制模块。在此只实现游戏的游戏主界面模块、游戏控制模块。并且只是实现开始、暂停、退出等功能。
1.3设计要达到的目标
本次设计要达到的目标分别从以下模块进行阐述：
l 游戏主界面模块：
游戏的主界面是进入游戏后，能够给玩家第一感官的部分，主要包括游戏图形区域界面、游戏的速度选择更新界面、游戏分数的显示更新界面、新生方块的预览、游戏开始按钮、暂停游戏按钮、退出游戏按钮以及游戏排行榜按钮。从很大程度上决定了玩家对游戏的兴趣问题，因此，游戏的主界面应该力求美观，爽心悦目。
l 游戏控制模块：
这个模块是游戏的中心环节，主要完成控制游戏的开始、暂停、退出等功能。为了能够给玩家一个很好的游戏环境，这部分应该做到易懂、易操作。
1.4 设计实现功能和目标
本设计所开发的是基于Java的一个贪吃蛇游戏软件，主要实现游戏的开始、暂停、退出、等功能，分为: 游戏主界面模块、游戏控制模块以二个模块。
l 性能：
本软件在设计方面本着方便、实用及娱乐性高的宗旨，在对界面进行设计的过程中，始终坚持清晰明了，在性能方面能够实现效率高，不易出错等优点。
l 游戏主界面模块：
主要包括游戏图形区域界面、游戏开始按钮、暂停游戏按钮、关闭按钮。游戏的主界面应该力求美观，爽心悦目。
l 游戏控制模块：
主要完成控制游戏的开始、暂停、退出等功能，这部分应该做到易懂、易操作而且准确率高，不易出错。
1.5游戏设计环境
本次课程设计所涉及和实现的是用Java编程语言和JBuilder开发工具开发的贪吃蛇游戏。
本次设计的系统环境及工具如下：
运行环境：windows xp
编程语言：Java
使用工具：JBuilder 2005
二 分析与设计
2.1 游戏处理流程
本次游戏设计的处理流程如图1所示。
单击“开始游戏”按钮，
游戏开始，蛇开始随机。
键盘操作：

向上
左移
右移
向下
没有吃到食物且蛇碰到边界

单击“退出游戏”
退出游戏
游戏中途欲中断，稍后继续游戏
单击“暂停游戏”
游戏暂停
进入游戏画面
再次单击开始游戏，游戏恢复
图1 游戏处理流程图

2.2需求分析
2.2.1 用户的特点
游戏开发成功后，最终用户为各个年龄段的人群，用户范围相当广泛。本游戏友好的用户界面，简单易学的按钮操作以及简单通俗的游戏规则，使广大的用户不需要专门进行培训，就可以立即学会如何使用。
2.2.2 功能需求
2.2.2.1 游戏主界面模块需求
游戏界面主框架主要包括游戏图形区域界面、游戏开始按钮、游戏暂停按钮、关闭按钮。
2.2.2.2 游戏图形区域界面的需求
游戏画布区主要应该包括游戏画布中贪吃蛇随机出现的位置，贪吃蛇重新出现的位置，事物随机出现的位置。
2.2.3 属性需求
在可使用性方面，要求各个功能实现简单，操作方便，系统处理正确；整个系统恢复性能好，连接速度快，以确保系统可使用性好。
另外，还要求系统的可扩展性、可维护性、可移植性良好。
2.3 功能模块设计
软件开发过程中的功能模块设计，主要解决实现该游戏需求的程序模块设计问题。包括如何把该游戏划分成若干个模块、决定各个模块之间的接口、模块之间传递的信息，以及模块结构的设计等。
2.3.1 游戏功能
本系统主要完成以下几方面的功能：
1. 游戏控制功能——包括游戏的开始、暂停、退出
2. 界面布局
3. 其他辅助功能

2.3.2 总设计模块的划分
根据游戏需求中游戏所要实现的功能，整个游戏分为二个模块进行具体的设计，如图2所示。
贪吃蛇游戏
游戏主界面模块
游戏控制模块

图2 游戏总设计模块

2.3.3 游戏主界面模块
游戏界面主框架主要包括游戏图形区域界面、游戏的开始按钮、暂停按钮、游戏的退出按钮。
游戏界面主框架的主要结构图如图3所示。
游戏的主界面框架
游戏图形区域界面
（即游戏画布）
游戏控制按钮界面
图3 游戏主界面框架

2.3.4 游戏控制模块
游戏控制模块主要通过主界面上的按钮来控制游戏的开始、游戏的暂停、游戏的退出这三个功能以及控制游戏分数变化。在这个模块中，需要给各个按钮或文本框加入代码，来对上述的功能加以进一步的实现。
游戏控制模块的主要框架如图4所示。

游戏控制模块
游戏的开始功能
游戏的暂停功能
游戏的退出功能
图4 游戏控制模块框架

l 游戏开始控制：单击“游戏开始”按钮，游戏画布即有移动的贪吃蛇出现，游戏正式开始。
l 游戏暂停控制：单击“暂停游戏”按钮，游戏暂停；再单击，游戏继续。
l 游戏退出控制：单击“退出游戏”按钮，退出该游戏。

2.3.5 类模块设计
2.3.5.1类模块之间关系

通过对功能要求的分析，将贪吃蛇游戏功能划分为6个类模块，他们的关系如图5所示。
SnakeApp
（主类）

）

（主类）

SnakeFrame
（用户界面类）

SnakePanel
（游戏界面
及内容）

ArrayIndex
（游戏方向）
图5 贪吃蛇类之间的关系
SnakeModel
（游戏内容）

ArrayIndexReadOnly(方向)
（游戏方向）
Listener类
(控制速度)

2.3.6 各类模块设计概要
l SnakeApp类
该类包含main方法，为应用程序的主类。该类用来创建游戏的用户界面，整个程序从该类的main方法开始执行。
l SnakeFrame类
用来设计游戏的用户界面。
l SnakePanel类
设置游戏运行状态，设置蛇头颜色，背景颜色，随机块颜色，移动以及分数更新，实现上下左右移动的方法接口。
l SnakeModel类
设置初始化蛇的形状和运行方向，设置随机块的位置，判断游戏是否出界，以及出界后的处理，设置方向的更新。
l ArrayIndex类
用来得到坐标，设置坐标以及判断运行方向相同或相反。
l ArrayIndexReadOnly类
用来得到坐标，以及判断运行方向相同或相反。
l Listener类
用来控制游戏的速度
2.3.7 游戏图形界面的图形显示更新功能
游戏的图形区域界面主要是一个图形显示更新区域，主要包括随机食物的显示更新、进行中和游戏结束时的分数更新和游戏图形区域界面的清除。
游戏图形区域又很多小方格组成，主要是一个表格，根据相应格子的设置标志来显示相应的图形图片，这样就实现了贪吃蛇的实时显示。
2.3.8 贪吃蛇蛇身的设计
在贪吃蛇游戏中，具体的蛇身图形的设计是比较重要的一个方面。因为贪吃蛇游戏中主要的游戏动作就是控制蛇身的移动和转向，以便于覆盖随机块。
由于主要的游戏动作都集中在蛇身上，因此蛇身设计就显得格外重要。
2.3.9 内部接口
内部模块之间的接口是通过内部函数完成，在程序设计中用设计软件本身所带的调用函数实现。
2.4 详细设计
2.4.1程序主结构
本次所设计贪吃蛇游戏的程序主结构如图6所示。
初始化
进入事件等待状态
初始化失败
不正常退出
开始请求
相关事件
返回
暂停请求
退出
正常退出
图6 贪吃蛇程序主结构

2.4.2 类模块程序流程图

SnakeApp类创建SnakeFrame窗口类的一个实例
设置关闭窗口按键和窗口的高度宽度

图7 SnakeApp类程序流程图

SnakeFrame类

定义菜单及菜单项变量
创建菜单及菜单项
将组件注册给事件监听者
处理各子菜单动作时间
图8 SnakeFrame类程序流程图

SnakePanel类
设置蛇头身体,随机块和初始运行方向变量
重新开始游戏时初始化
处理游戏动作
图9 SnakePanel类程序流程图
设置蛇头、背景、随机块颜色
实现移动接口
定义数据成员
实现按键接口

SnakeModel类
设置函数坐标和方向
设置初始化状态
图10 SnakeModel类程序流程图
设置贪吃蛇界面并初始化游戏
是否与运行方向相反
Y
保持原来 的方向

按指示方向运动
蛇是否吃了随机块
Y
重设置蛇头和蛇身，重新生成随机块
N
是否出界
N
N
N
Y
游戏结束
是否相交
Y
游戏结束

N
移动，把蛇头加到蛇身体里面并且把尾巴移出
是否与运行方向相同或相反
方向更新，返回ture
N

ArrayIndexReadOnly类
构造函数得到坐标
设置与运行方向相同和相反的表示方法
图11 ArrayIndexReadOnly类程序流程图

ArrayIndex类
设置X，Y坐标
设置与运行方向相同或相反的表示方法
图12 ArrayIndex类程序流程图

listener类
创建一个Listener方法实现监听接口
暂停时间是否大于10
N
Y
暂停时间设置为100
按当前速度运行
图13 listener类程序流程图

2.4.3 类模块具体设计
SnakeApp.java程序
SnakeApp类中包含main方法，为主类。在主类中创建了Snake Frame窗口类的一个实例。设计如下：
l 成员变量表
表1 SnakeApp.java程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
WIDTH
private static final int
窗体宽度
HEIGHT
private static final int
窗体高度
l 成员方法
表 2 SnakeApp.java程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
main
创建了SnakeFrame窗口类的一个实例，应用程序从main方法开始执行
应用程序的入口方法

SnakeFrame.java程序
这个程序中包含二个类，下面分小节分别叙述。
①SnakekFrame类程序
SnakeFrame类用来设计游戏的用户界面。在该界面上有用户玩游戏的功能菜单、游戏界面及游戏的状态栏。设计如下：

l 成员变量表
表3 SnakeFrame类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
jMenu1
JMenu
主菜单项“游戏”
start
JMenuItem
子菜单项“开始游戏”
pause
JMenuItem
子菜单项“暂停游戏”
end
JMenuItem
子菜单项“结束游戏”
quit
JMenuItem
子菜单项“关闭”
l 成员方法
表4 SnakeFrame类程序成员方法表
方法名称
方法功能
备注
SnakeFrame
加载整个用户界面，注册子菜单的ActionEvent事件
构造函数
actionPerformed
ActionEvent事件处理方法。该方法处理各按钮的动作事件
接口方法
② listener类程序
具体设计如下：
l 成员变量表

表5 listener类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
pause
private long
游戏速度停顿时间
l 成员方法

表6 listener类程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
listener
用来控制游戏的速度
构造函数
actionPerformed
把pause的值赋给speedtime，处理速度事件

ArrayIndex.java程序
l 成员变量

表7 ArrayIndex类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
x
private int
定义x坐标
y
private int
定义y坐标

l 成员方法
表8 ArrayIndex类程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
ArrayIndex
对坐标赋初值
构造函数
getX
得到x坐标
自定义方法
getY
得到y坐标
自定义方法
setX
设置x坐标
自定义方法
setY
设置y坐标
自定义方法
equalOrRev
运行方向是否同向或反向
自定义方法
equals
运行方向是否同向
自定义方法
reverse
运行方向是否反向
自定义方法

ArrayIndexReadOnly.java程序
l 成员变量表
表9 ArrayIndexReadOnly类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
x
private int
定义x坐标
y
private int
定义y坐标
l 成员方法
表10 ArrayIndexReadOnly类程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
ArrayIndexReadOnly
对坐标赋初值
构造函数
getX
得到x坐标
自定义方法
getY
得到y坐标
自定义方法
equalOrRev
运行方向是否同向或反向
自定义方法
equals
运行方向是否同向
自定义方法
reverse
运行方向是否反向
自定义方法

SnakePanel.java程序
l 成员变量表
表11 SnakePanel类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
parent
JFrame
JFrame的对象设置界面
row
private int
贪吃蛇的行数
col
private int
贪吃蛇的列数
grids
private JPanel[][]
格子
direction
private ArrayIndex
游戏运行方向
snake
private SnakeModel
蛇的形状
snakeBody
private LinkedList
蛇的身体
others
private LinkedList
除了蛇以外的地方
snakeHead
private ArrayIndexReadOnly
蛇的头
tempBlock
private ArrayIndexReadOnly
随机块
speedTime
private long
蛇的运行速度
bodyColor
private Color
身体颜色
headColor
private Color
头的颜色
tempColor
private Color
随机块颜色
othersColor
private Color
背景颜色
t
private Thread
一个线程
isEnd
private boolean
判断对错
gameHaveExit
private static boolean
游戏结束
l 成员方法
表12 SnakePanel类程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
SnakePanel
设置游戏界面的属性及注册组件的键盘事件
构造函数
newGame
对重新游戏的设置以及初始化

stopGame
结束当前游戏的线程

resumeGame
暂停游戏

updateBg
当前状态下蛇头，身体和随机块的颜色更新

isFocusTraversable
是否可以穿过

run
该方法中，用线程控制控制游戏,让蛇不停地移动，吃了随机块分数加1。更新显示分数。
Runnable接口方法
keyPressed
键盘事件处理方法。

keyReleased
空方法

keyTyped
空方法

SnakeModel.java程序
l 成员变量表
表13 SnakeModel类程序成员变量表
变量名称
变量属性
说明
theThread
Thread
创建线程来控制游戏
b
SnakeFrame

row
private int
游戏的行数
col
private int
游戏的列数
snakeHead
private ArrayIndex
蛇头坐标
jps
private ArrayIndexReadOnly[][]
方格坐标
snake
private LinkedList
蛇的形状
others
private LinkedList
除了蛇以外的地方
tempBlock
private ArrayIndexReadOnly
随机块
runingDiriction
private ArrayIndex
运行方向的判断

l 成员方法

表14 SnakeModel类程序成员方法
方法名称
方法功能
备注
getSnakeHead
设置蛇头坐标

getSnakeTail
设置身体坐标

getRuningDiriction
得到运行方向

getSnake
得到蛇的形态

getOthers
得到除了蛇以外的其它部分

setSnakeHead
设置蛇头坐标

getTempBlock
得到随机块坐标

setTempBlock
设置随机块坐标

moveTo
移动

initializeV
初始化游戏

SnakeModel
蛇模型的初始化

move
判断运行方向，判断是否吃了随机块，判断游戏是否出界 ，出界后是否参加排名，以及运行方向的更新。

三 系统测试
打开贪吃蛇游戏后，出现如下图14所示界面

图14
点击主菜单的【文件】出现如图15所示界面。选择【退出】则可以退出游戏。

图15
再点击【帮助】就会出现如图16所示界面。

图16

点击主菜单的【设置】会出如图17所示界面，点击等级的类别修改难度系数。

图17
点击【风格】如图18所示可去掉网格。

图18
点击【新游戏】按钮开始游戏，如图19所示并有暂停和继续功能。

图19

四 心得体会

通过这次课程设计，我对上学期所学的JAVA语言程序设计有一个更深刻的了解，将所学的知识应用于实践，由于所学知识有限，为了使游戏能够能够实现自己预先的构想，我们这组通过上网找代码和去图书馆借书找程序，比较画好的流程图及功能模块，不断阅读修改代码使程序达到预期所要实现的目标，完成课程设计后，可以感觉到自己对Java程序的又有了新的认识。
在这次课程设计中，我主要负责窗体和判断蛇的运动的设计和开发，在SnakeApp类中先定义了窗体的长度和宽度，然后通过frame.show()显示窗体，用注册监听器到Window的接口，利用System.exit(0)语句来完成关闭窗口的设计，在窗体大小的设计中，宽度和高度是采用宏定义的形式。在ArrayIndex和ArrayIndexReadOnly类的设计中，两个类的设计基本相似，但是在本组成员其他类的调用中用法不一样，先定义了X和y的坐标，定义构造函数，用getx()和gety()方法得到X和Y的坐标，用setX(int x) 和setY(int y)方法设置X和Y的坐标，用布尔型判断equalOrReV，equals，reverse方法，判断蛇的各种运行方向，以便在其他设计中能够更好的判断蛇是否出界，是否与随机块即食物出现时正在运行的方向一致。
在做Java设计之前也有做过其他的课程设计，大多规模很小。在数据库、各种应用软件和游戏中，我仍觉得对游戏的设计有极大的热情。因为其各个模块间的联系十分紧密，代码重复执行率高，当经过无数次的调试、修改后，能最终看到成品，有无比自豪的心情。大学期间做过图书馆管理程序等简单的数据库管理系统的课程设计，思想大致相似，变化范围有限，没有太多自己可发挥的余地。大家作品的最终结果都离不开同一个模式。相比一些数据库软件，游戏的设计有很多人情色彩和艺术思想的发挥，正式商业的软件的人性化界面和各个游戏间迥异的结构每每会让人有去开发的冲动。综合运用以前所学习的知识，设计一个JAVA手机游戏，并能实现以下的功能：游戏声音的控制、游戏等级的控制、最高分的记录、游戏暂停、游

戏重新开始、游戏的结束。总之，通过本次的课程设计，使我平时学到的理论知识得到了很好地升华，理论与实际得到一次很好的结合，为我今后参加工作打下了坚实的基础，使我受益匪浅。

参考文献
[1] 魏伟译．JBuilder开发人员指南[M]．北京:机械工业出版社,2001.1.
[2] 胡雷, 叶曙光, 徐饪．JBuilder 9.0 入门与提高[M]．北京:机械工业
出版社,2004.
[3] 田勇，孙新．Jbuilder开发人员指南[M]．北京: 机械工业出版社,2001.
[4] 李尊朝，苏军.Java语言程序设计（第二版）[M].北京：中国铁道出版
社，2009.
[5] 黄晓东.Java课程设计案例精编（第二版）[M].北京：中国水利水电出
版社，2008.
[6] 陆光义，宋现锋.Java游戏编程导学[M]. 北京：清华大学出版
社.2004.

附录 “贪吃蛇游戏”程序部分源代码
一、SnakeApp.java
package cccc;
import javax.swing.*;
import java.util.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
class SnakeApp
{
public static void main(String[] args) //主函数
{
SnakeFrame frame=new SnakeFrame();
frame.addWindowListener(new WindowAdapter() //注册事件监听器
{
public void windowClosing(WindowEvent e)//关闭窗体
{
System.exit(0);
}
});
frame.setSize(WIDTH,HEIGHT);//设置窗体大小
frame.setResizable(false);
frame.setLocation(300,200);
frame.setTitle("贪吃蛇 v1.0");//设置窗体标题为贪吃蛇 v1.0
//显示窗口
frame.show();
}
private static final int WIDTH=300; //宽度值为300
private static final int HEIGHT=270;//高度值为270
}
二、ArrayIndex.java
package cccc;
public class ArrayIndex
{
private int x; //定义x坐标
private int y; //定义y坐标
ArrayIndex(int x,int y)//构造函数
{
this.x=x;
this.y=y;
}
int getX()//得到x坐标
{
return x;
}
int getY()//得到y坐标
{
return y;
}
void setX(int x)//设置x坐标
{
this.x=x;
}
void setY(int y) //设置y坐标
{
this.y=y;
}
public boolean equalOrRev(ArrayIndex e)//运动的方向相同或相反
{
return ((e.getX()==getX())&&(e.getY()==getY()))
||((e.getX()==getX())&&(e.getY()==-1*getY()))
||((e.getX()==-1*getX())&&(e.getY()==getY()));
}
public boolean equals(ArrayIndex e)//运动方向相同
{
return(e.getX()==getX())&&(e.getY()==getY());
}
public boolean reverse(ArrayIndex e) //运动方向相反
{
return ((e.getX()==getX())&&(e.getY()==-1*getY()))
||((e.getX()==-1*getX())&&(e.getY()==getY()));
}
}
}
三. ArrayIndexReadOnly.java
package cccc;
public class ArrayIndexReadOnly
{
private int x; //定义x坐标
private int y; //定义y坐标
ArrayIndexReadOnly(int x,int y) //构造函数
{
this.x=x;
this.y=y;
}
int getX()//得到x坐标
{
return x;
}
int getY()//得到y坐标
{
return y;
}
public boolean equalOrRev(ArrayIndexReadOnly e)//运动的方向相同或相反

{
return ((e.getX()==getX())&&(e.getY()==getY()))
||((e.getX()==getX())&&(e.getY()==-1*getY()))
||((e.getX()==-1*getX())&&(e.getY()==getY()));
}
public boolean equals(ArrayIndexReadOnly e) //运动的方向相同
{
return(e.getX()==getX())&&(e.getY()==getY());
}
public boolean reverse(ArrayIndexReadOnly e) //运动的方向相反
{
return ((e.getX()==getX())&&(e.getY()==-1*getY()))
||((e.getX()==-1*getX())&&(e.getY()==getY()));
}
}