пятница, 27 марта 2009 г.

Пишем игру для Android. Часть 1. Surface

На прошлую статью про Android я получила хорошие отзывы, вдохновилась и решила продолжать. Эта серия статей будет посвящена написанию игры для Android.

Писать мы будем игру в пинг-понг. Изначально задумывался арканоид, но для мануала получалось слишком громоздко, так что я решила упростить до пинг-понга. Итак, есть прямоугольное поле, на нем две ракетки, управляемые игроками, и мячик. Мячик летает, отражаясь от ракеток и боковых стенок. Когда один игрок не успевает отбить мячик, его противнику засчитывается очко. Игра продолжается, пока один из игроков не наберет определенное число очков. Вот такую игру мы и будем писать. Одна ракетка будет управляться пользователем, другая — компьютером.

Создание проекта

Проект будем делать, как и в прошлый раз, в Eclipse. Создаём:

Создание проекта PingPong

Получили автоматически сгенерившийся HelloWorld. На форме у нас единственный элемент управления — TextView. Но нам нужно разместить на форме компонент, который бы отрисовывал игровое поле и обрабатывал нажатия клавиш. Среди стандартных такого нет, так что придется создавать свой.

Surface

Прежде, чем создавать такой класс, рассмотрим некоторые базовые понятия и классы.

SurfaceView

SurfaceView унаследован от View и является элементом управления, предоставляющим область для рисования (Surface). Суть в том, чтобы дать отдельному потоку возможность рисовать на Surface, когда он захочет, а не только тогда, когда приложению вздумается обновить экран. Понятие Surface очень похоже на Canvas, но все же немного не то. Canvas — это область рисования на компоненте, а Surface сам является компонентом, т.е. у Surface есть Canvas.

SurfaceView является элементом управления, т.е. можно его непосредственно разместить на форме. Однако, в этом случае толку толку от него будет мало. Так что мы будем писать свой класс, унаследованный от SurfaceView, а также класс для потока, который будет на нем рисовать.

SurfaceHolder

Интерфейс, с помощью которого происходит вся непосредственная работа с областью рисования. Выглядит это примерно так:

SurfaceHolder surfaceHolder;
...
Canvas canvas = surfaceHolder.lockCanvas(); // начали рисовать
 // рисуем
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); // закончили рисовать

SurfaceHolder.Callback

Интерфейс содержит функции обработки изменения состояния Surface:

  • surfaceCreated(SurfaceHolder holder) — первое создание Surface. Здесь можно, например, запускать поток, который будет рисовать на Surface.
  • surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) — любое изменение Surface (например, поворот экрана).
  • surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) — уничтожение Surface. Здесь можно останавливать процесс, который рисует на Surface.

Класс для отображения игры

Итак, узнав, что такое Surface, можно двигаться дальше. Cоздаем класс GameView.java, унаследованный от SurfaceView и реализующий интерфейс SurfaceHolder.Callback. Добавим интерфейсные функции и перегрузим конструктор. Кроме того, следует завести в этом классе ссылку на SurfaceHolder. В результате получится что-то вроде того:

GameView.java

public class GameView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback
{
    /**
     * Область рисования
     */
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;

    /**
     * Конструктор
     * @param context
     * @param attrs
     */
    public GameView(Context context, AttributeSet attrs)
    {
        super(context, attrs);

        // подписываемся на события Surface
        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.addCallback(this);
    }

    @Override
    /**
     * Изменение области рисования
     */
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height)
    {
    }

    @Override
    /**
     * Создание области рисования
     */
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)
    {
    }

    @Override
    /**
     * Уничтожение области рисования
     */
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)
    {
    }
}

Теперь мы можем запросто писать в разметке формы такое:

main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    >
    <com.android.pingpong.GameView
      android:id="@+id/game"
      android:layout_width="fill_parent"
      android:layout_height="fill_parent"/>
</FrameLayout>

И, запустив программу, увидим пустой экран. Теперь давайте что-нибудь нарисуем.

Класс для рисования

Поставим себе первую цель: нарисовать на экране прямоугольное поле размером 300 x 250.

Как было уже ранее сказано, все рисование должно производиться из отдельного потока. Создадим класс, GameManager, унаследованный от Thread.

GameManager.java

public class GameManager extends Thread
{
    private static final int FIELD_WIDTH = 300;
    private static final int FIELD_HEIGHT = 250;

   /** Область, на которой будем рисовать */
    private SurfaceHolder mSurfaceHolder;

    /** Состояние потока (выполняется или нет. Нужно, чтобы было удобнее прибивать поток, когда потребуется) */
    private boolean mRunning;

    /** Стили рисования */
    private Paint mPaint;

    /** Прямоугольник игрового поля */
    private Rect mField;

    /**
     * Конструктор
     * @param surfaceHolder Область рисования
     * @param context Контекст приложения
     */
    public GameManager(SurfaceHolder surfaceHolder, Context context)
    {
        mSurfaceHolder = surfaceHolder;
        mRunning = false;

        mPaint = new Paint();
        mPaint.setColor(Color.BLUE);
        mPaint.setStrokeWidth(2);
        mPaint.setStyle(Style.STROKE);

        int left = 10;
        int top = 50;
        mField = new Rect(left, top, left + FIELD_WIDTH, top + FIELD_HEIGHT);
    }

    /**
     * Задание состояния потока
     * @param running
     */
    public void setRunning(boolean running)
    {
        mRunning = running;
    }

    @Override
    /** Действия, выполняемые в потоке */
    public void run()
    {
        while (mRunning)
        {
            Canvas canvas = null;
            try
            {
                // подготовка Canvas-а
                canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
                synchronized (mSurfaceHolder)
                {
                    // собственно рисование
                    canvas.drawRect(mField, mPaint);
                }
            }
            catch (Exception e) { }
            finally
            {
                if (canvas != null)
                {
                    mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
                }
            }
        }
    }
}

Стоит отдельно упомянуть о классе Paint. Этот класс используется для хранения всяческих используемых при рисовании стилей — цветов, толщины и стиля линий, шрифтов (это мы рассмотрим позже) и тому подобного. В остальном код достаточно прозрачен. Собственно рисование проходит всегда одинаково — лочим Canvas, рисуем, разлочиваем.

Теперь надо запустить рисовательный поток в нашем контроле. Добавляем в класс соответствущее поле:

GameView.java

/**
 * Поток, рисующий в области
 */
private GameManager mThread;

В конструкторе GameView:

GameView.java

mThread = new GameManager(mSurfaceHolder, context);

При создании области рисования надо будет запустить наш поток:

GameView.java

public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)
{
    mThread.setRunning(true);
    mThread.start();
}

А при удалении — прибить:

GameView.java

public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)
{
    boolean retry = true;
    mThread.setRunning(false);
    while (retry)
    {
        try
        {
            // ожидание завершение потока
            mThread.join();
            retry = false;
        }
        catch (InterruptedException e) { }
    }
}

Теперь, запустив программу, видим следующее:

Нарисовали прямоугольное поле

Поворот экрана

Как уже было упомянуто, при повороте экрана вызывается обработчик surfaceChanged. Впрочем, при создании surface он тоже вызывается. В параметрах можно получить размеры доступной части экрана, что очень приятно, потому что с помощью класса DisplayMetrics можно получить только полный размер экрана, куда еще входит верхнее поле, на котором рисовать нельзя).

Итак, в surfaceChanged мы будем пересчитывать положение нашего поля на экране. Добавим в GameManager такую функцию:

GameManager.java

/**
 * Инициализация положения объектов, в соответствии с размерами экрана
 * @param screenHeight Высота экрана
 * @param screenWidth Ширина экрана
 */
public void initPositions(int screenHeight, int screenWidth)
{
    int left = (screenWidth - FIELD_WIDTH) / 2;
    int top = (screenHeight - FIELD_HEIGHT) / 2;

    mField.set(left, top, left + FIELD_WIDTH, top + FIELD_HEIGHT);
}

Эта функция ставит наше игровое поле в центр экрана. Инициализацию положения mField в конструкторе GameManager можно вовсе убрать, оставив только:

GameManager.java

public GameManager(SurfaceHolder surfaceHolder, Context context)
{
    mSurfaceHolder = surfaceHolder;
    mRunning = false;

    mPaint = new Paint();
    mPaint.setColor(Color.BLUE);
    mPaint.setStrokeWidth(2);
    mPaint.setStyle(Style.STROKE);
    mField = new Rect();
}

Теперь в surfaceChanged можно написать следующее:

GameView.java

@Override
/**
 * Изменение области рисования
 */
public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height)
{
    mThread.initPositions(height, width);
}

Теперь при изменении Surface (в том числе при его создании) будет пересчитываться положение поля. Так что приложение будет выглядеть так:

Эмулятор вертикально

Или так:

Эмулятор горизонтально

Итак

Мы рассмотрели необходимые понятия, написали простое приложение, которое умеет что-то рисовать, обработали поворот экрана. Исходники, как обычно, прилагаются.

Пишем игру для Android. Часть 2. Игровые объекты

Добавим в нашу игру экшена. Как известно, в пинг-понге три действующих лица: мячик и две ракетки. Имеет смысл реализовать соответствующие классы — Ball и Racquet. А, поскольку имеются некоторые свойства, присущие обоим этим сущностям (как то: расположение, изображение, размеры и т.д.), то можно сделать базовый класс под названием GameObject. Диаграмма классов будет такая:

Диаграмма классов

У всех игровых объектов есть:

  • mPoint — левый верхний угол прямоугольника, ограничивающего объект. С её помощью однозначно определяется положение объекта на плоскости
  • mImage — изображение объекта. Изображения обычно берутся из ресурсов приложения — /res/drawable
  • mHeight, mWidth — размеры изображения объекта. Вынесены как поля класса только для того, чтобы не загромождать код всякими mImage.getIntrinsicHeight() и mImage.getIntrinsicWidth()
  • mSpeed — скорость перемещения объекта (фактически, на сколько перемещается объект за один шаг)

Кроме того, все игровые классы умеют рисовать себя на указанном Canvas-е (метод draw) и вычислять своё следующее состояние (update). Причем, перемещение происходит так: вычисляется следующее состояние опорной точки (updatePoint), а потом туда переносится изображение. А, поскольку мячик и ракетка перемещаются по-разному, метод updatePoint сделан абстрактным.

В класс Ball добавлено поле mAngle — угол (в градусах) к оси Ox, под которым летит мячик. В класс Racquet — поля mDirection (направление, куда движется ракетка — вправо или влево, или вообще не движется) и mScore (количество очков у игрока).

Реализации классов

GameObject

GameObject.java

public abstract class GameObject
{
    // Константы для направлений
    public final int DIR_LEFT = -1;
    public final int DIR_RIGHT = 1;
    public final int DIR_NONE = 0;

    /** Координаты опорной точки */
    protected Point mPoint;

    /** Высота изображения */
    protected int mHeight;

    /** Ширина изображения */
    protected int mWidth;

    /** Изображение */
    private Drawable mImage;

    /** Скорость */
    protected int mSpeed;

    /**
     * Конструктор
     * @param image Изображение, которое будет обозначать данный объект
     */
    public GameObject(Drawable image)
    {
        mImage = image;
        mPoint = new Point(0, 0);
        mWidth = image.getIntrinsicWidth();
        mHeight = image.getIntrinsicHeight();
    }

    /** Перемещение опорной точки */
    protected abstract void updatePoint();

    /** Перемещение объекта */
    public void update()
    {
        updatePoint();
        mImage.setBounds(mPoint.x, mPoint.y, mPoint.x + mWidth, mPoint.y + mHeight);
    }

    /** Отрисовка объекта */
    public void draw(Canvas canvas)
    {
        mImage.draw(canvas);
    }
    /** Задает левую границу объекта */
    public void setLeft(int value) { mPoint.x = value; }

    /** Задает правую границу объекта */
    public void setRight(int value) { mPoint.x = value - mWidth; }

    /** Задает верхнюю границу объекта */
    public void setTop(int value) { mPoint.y = value; }

    /** Задает нижнюю границу объекта */
    public void setBottom(int value) { mPoint.y = value - mHeight; }

    /** Задает абсциссу центра объекта */
    public void setCenterX(int value) { mPoint.x = value - mHeight / 2; }

    /** Задает левую ординату центра объекта */
    public void setCenterY(int value) { mPoint.y = value - mWidth / 2; }
}

Ball

Ball.java

public class Ball extends GameObject
{
    private static final int DEFAULT_SPEED = 3;
    private static final int PI = 180;

    /** Угол, который составляет направление полета шарика с осью Ox */
    private int mAngle;

    /**
     * @see com.android.pingpong.objects.GameObject#GameObject(Drawable)
     */
    public Ball(Drawable image)
    {
        super(image);

        mSpeed = DEFAULT_SPEED; // задали скорость по умолчанию
        mAngle = getRandomAngle(); // задали случайный начальный угол
    }

    /**
     * @see com.android.pingpong.objects.GameObject#updatePoint()
     */
    @Override
    protected void updatePoint()
    {
        double angle = Math.toRadians(mAngle);

        mPoint.x += (int)Math.round(mSpeed * Math.cos(angle));
        mPoint.y -= (int)Math.round(mSpeed * Math.sin(angle));
    }

    /** Генерация случайного угла в промежутке [95, 110]U[275,290] */
    private int getRandomAngle()
    {
        Random rnd = new Random(System.currentTimeMillis());

        return rnd.nextInt(1) * PI + PI / 2 + rnd.nextInt(15) + 5;
    }
}

Racquet

Racquet.java

public class Racquet extends GameObject
{
    private static final int DEFAULT_SPEED = 3;

    /** Количество заработанных очков */
    private int mScore;

    /** Направление движения */
    private int mDirection;

    /** Задание направления движения*/
    private void setDirection(int direction)
    {
        mDirection = direction;
    }

    /**
     * @see com.android.pingpong.objects.GameObject#GameObject(Drawable)
     */
    public Racquet(Drawable image)
    {
        super(image);

        mDirection = DIR_NONE; // Направление по умолчанию - нет
        mScore = 0; // Очков пока не заработали
        mSpeed = DEFAULT_SPEED; // Задали скорость по умолчанию
    }

    /**
     * @see com.android.pingpong.objects.GameObject#updatePoint()
     */
    @Override
    protected void updatePoint()
    {
        mPoint.x += mDirection * mSpeed; // двигаем ракетку по оси Ox в соответствующую сторону
    }
}

Отображение игровых объектов

Рисуем картинки

Ну вроде классы наши готовы, можно теперь их использовать в программе. Но сначала надо нарисовать картинки, для наших объектов. Картинки должны быть в png. У меня получилось так:

МячикМячик
Наша ракеткаНаша ракетка
Pакетка противникаPакетка противника

Берем все это счастье, и кидаем в /res/drawable, где у нас хранятся всякие такие ресурсы.

Создаем игровые объекты

Теперь нам надо где-то создать экземпляры наших классов, чтобы они там жили, обновлялись и отображались на экране. Очевидно, что тут нам поможет GameManager. Итак, добавим в него такие поля:

GameManager.java

/** Ресурсы приложения */
private Resources mRes;

/** Мячик */
private Ball mBall;

/** Ракетка, управляемая игроком */
private Racquet mUs;

/** Ракетка, управляемая компьютером*/
private Racquet mThem;

В конструкторе инициализируем их:

GameManager.java

public GameManager(SurfaceHolder surfaceHolder, Context context)
{
    mSurfaceHolder = surfaceHolder;
    mRunning = false;

    // инициализация стилей рисования
    mPaint = new Paint();
    mPaint.setColor(Color.BLUE);
    mPaint.setStrokeWidth(2);
    mPaint.setStyle(Style.STROKE);
Resources res = context.getResources(); mField = new Rect(); mBall = new Ball(res.getDrawable(R.drawable.ball)); mUs = new Racquet(res.getDrawable(R.drawable.us)); mThem = new Racquet(res.getDrawable(R.drawable.them));
}

Расставляем их по местам

Однако, этого мало. У всех игровых объектов опорная точка задана в начале координат, т.е. они сейчас все в куче, и надо бы их растащить по местам. И самый лучший метод, где можно это сделать — initPositions():

GameManager.java

public void initPositions(int screenHeight, int screenWidth)
{
    int left = (screenWidth - FIELD_WIDTH) / 2;
    int top = (screenHeight - FIELD_HEIGHT) / 2;

    mField.set(left, top, left + FIELD_WIDTH, top + FIELD_HEIGHT);
// мячик ставится в центр поля mBall.setCenterX(mField.centerX()); mBall.setCenterY(mField.centerY()); // ракетка игрока - снизу по центру mUs.setCenterX(mField.centerX()); mUs.setBottom(mField.bottom); // ракетка компьютера - сверху по центру mThem.setCenterX(mField.centerX()); mThem.setTop(mField.top);
}

Заставляем их что-то делать

Итак, объекты мы создали, теперь надо заставить их что-то делать. Понятно, что все изменения должны происходить в цикле, который работает в методе run(). На каждом шаге цикла мы должны обновить состояния объектов и отобразить их. Добавим две функции:

GameManager.java

/** Обновление объектов на экране */
private void refreshCanvas(Canvas canvas)
{
    // рисуем игровое поле
    canvas.drawRect(mField, mPaint);

    // рисуем игровые объекты
    mBall.draw(canvas);
    mUs.draw(canvas);
    mThem.draw(canvas);
}

/** Обновление состояния игровых объектов */
private void updateObjects()
{
    mBall.update();
    mUs.update();
    mThem.update();
}

А в методе run() будут вызовы этих методов:

GameManager.java

public void run()
{
    while (mRunning)
    {
        Canvas canvas = null;
        try
        {
            // подготовка Canvas-а
            canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            synchronized (mSurfaceHolder)
            {
updateObjects(); // обновляем объекты refreshCanvas(canvas); // обновляем экран sleep(20);
} } catch (Exception e) { } finally { if (canvas != null) { mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); } } } }

Ну все, вроде сделали, можно запускать. Ракетки не двигаются, потому что ими пока никто не управляет, а вот шарик вполне себе летает. Правда, оставляет при этом за собой шлейф:

Бага

Делаем фон

Это всё из-за того, что мы не очищаем экран перед очередной отрисовкой. А очищать экран это тоже не так-то просто. Ничего вроде canvas.clear() я не нашла, так что пришлось извращаться. Суть в том, что мы заводим специальный Bitmap, при инициализации Surface задать ему размеры на весь экран, а потом в refreshCanvas выводить его. При желании можно загрузить в этот Bitmap какое-нибудь изображение из ресурсов.

Итак, заводим поле:

GameManager.java

/** Фон */
private Bitmap mBackground;

Инициализируем его в initPositions

GameManager.java

public void initPositions(int screenHeight, int screenWidth)
{
    int left = (screenWidth - FIELD_WIDTH) / 2;
    int top = (screenHeight - FIELD_HEIGHT) / 2;

    mField.set(left, top, left + FIELD_WIDTH, top + FIELD_HEIGHT);
mBackground = Bitmap.createBitmap(screenWidth, screenHeight, Bitmap.Config.RGB_565);
// мячик ставится в центр поля mBall.setCenterX(mField.centerX()); mBall.setCenterY(mField.centerY()); // ракетка игрока - снизу по центру mUs.setCenterX(mField.centerX()); mUs.setBottom(mField.bottom); // ракетка компьютера - сверху по центру mThem.setCenterX(mField.centerX()); mThem.setTop(mField.top); }

И отрисовываем в refreshCanvas:

GameManager.java

private void refreshCanvas(Canvas canvas)
{
// вывод фонового изображения canvas.drawBitmap(mBackground, 0, 0, null);
// рисуем игровое поле canvas.drawRect(mField, mPaint); // рисуем игровые объекты mBall.draw(canvas); mUs.draw(canvas); mThem.draw(canvas); }

И получаем примерно вот такую картину:

Движущийся шар

Итак

Мы реализовали игровые объекты, написали код для их перемещения. Мячик у нас успешно летает, но не отражается от стенок поля, а ракетки теоретически тоже могут перемещаться, но код для их управления еще не написан. Этими вещи мы рассмотрим в следующей статье.

Исходники примера

Пишем игру для Android. Часть 3. Управление игровыми объектами

В этой статье мы рассмотрим две темы: управление игровыми объектами и их взаимодействие. Мячик у нас уже летает, осталось сделать, чтобы он отражался от стен и ракеток; также стоит реализовать управление нижней ракетки игроком, а верхней — неким алгоритмом. Итак, приступим.

Движение мячика

Для начала добавим в GameObject следующие полезные функции:

GameObject.java

/** Верхняя граница объекта */
public int getTop() { return mPoint.y; }

/** Нижняя граница объекта */
public int getBottom() { return mPoint.y + mHeight; }

/** Левая граница объекта */
public int getLeft() { return mPoint.x; }

/** Правая граница объекта */
public int getRight() { return mPoint.x + mWidth; }

/** Центральная точка объекта */
public Point getCenter() { return new Point(mPoint.x + mWidth / 2, mPoint.y + mHeight / 2); }

/** Высота объекта */
public int getHeight() { return mHeight; }

/** Ширина объекта */
public int getWidth() { return mWidth; }

/** @return Прямоугольник, ограничивающий объект */
public Rect getRect() { return mImage.getBounds(); }

/** Проверяет, пересекаются ли два игровых объекта */
public static boolean intersects(GameObject obj1, GameObject obj2)
{
    return Rect.intersects(obj1.getRect(), obj2.getRect());
}

Игровые объекты ничего не знают ни о друг друге, ни об игровом поле, поэтому все столкновения будут обрабатываться GameManager-ом. Итак, рассмотрим сначала такую ситуацию:

Столкновение со стеной

Итак, наш мячик был в некотором состоянии A, потом, пройдя расстояние mSpeed в заданном направлении, перешел в состояние B, и оказалось, что он вышел за пределы поля. Тут надо сделать следующее: поместить шарик в правильное состояние C, получившееся при отражении соответствующей координаты от стены, и изменить направление движения так, чтобы угол падения был равен углу отражения.

Расчет координат при столкновении

На рисунке выше показано, какие координаты будет иметь мячик при столкновении со стеной слева. Аналогично можно рассчитать и остальные случаи.

Вычисление нового направления движения

Рассмотрим варианты столкновения. Пусть α — угол, под которым движется мячик, а β — угол, получившийся после столкновения. Посмотрим, как β зависит от α в различных случаях:

Значения αСтолкновение с вертикальюСтолкновение с горизонталью
10 < α < π / 2β = π − αβ = 2π − α
2π / 2 < α < πβ = π − αβ = 2π − α
3π < α < 3π / 2β = 3π − αβ = 2π − α
43π / 2 < α < 2πβ = 3π − αβ = 2π − α

Выяснив всй это, можно добавить в класс Ball следующие функции:

Ball.java

/** Отражение мячика от вертикали */
public void reflectVertical()
{
    if (mAngle > 0 && mAngle < PI)
        mAngle = PI - mAngle;
    else
        mAngle = 3 * PI - mAngle;
}

/** Отражение мячика от горизонтали */
public void reflectHorizontal()
{
    mAngle = 2 * PI - mAngle;
}

Обновление же в GameManager изменится таким образом:

GameManager.java

private void updateObjects()
{
    mBall.update();
    mUs.update();
    mThem.update();

    // проверка столкновения мячика с вертикальными стенами
     if (mBall.getLeft() <= mField.left)
     {
      mBall.setLeft(mField.left + Math.abs(mField.left - mBall.getLeft()));
      mBall.reflectVertical();
     }
     else if (mBall.getRight() >= mField.right)
     {
      mBall.setRight(mField.right - Math.abs(mField.right - mBall.getRight()));
      mBall.reflectVertical();
     }

    // проверка столкновения мячика с горизонтальными стенами
     if (mBall.getTop() <= mField.top)
     {
      mBall.setTop(mField.top + Math.abs(mField.top - mBall.getTop()));
      mBall.reflectHorizontal();
     }
     else if (mBall.getBottom() >= mField.bottom)
     {
      mBall.setBottom(mField.bottom - Math.abs(mField.bottom - mBall.getBottom()));
      mBall.reflectHorizontal();
     }
}

Запускаем и видим, что мячик летает по полю и отражается от всех стен. Вообще-то ему надо отражаться только от вертикальных стен и от ракеток, но управление ракетками у нас пока не реализовано, так что для наглядности пока так, а потом мы этот кусок кода уберем.

Управление ракеткой

Перемещать ракетку можно двумя способами. Первый — отлавливать нажатие кнопок вправо и влево, и при нажатии смещать ракетку в нужную сторону. Однако, как показала практика, такой способ не очень хорош, так как ракетка двигается резко и подтормаживает при первом нажатии. Более прогрессивным способом оказался другой: при нажатии клавиши назначать ракетке соответствующий Direction, а при отпускании обнулять его. А в методе updateObjects ракетка сама перемещается в том направлении, которое у нее указано.

Итак, теперь надо бы написать код для обработки нажатия клавиш. Вообще, нажатие клавиш ловит View, и для обработки нужно перегрузить функции onKeyDown и onKeyUp. Однако, игровыми объектами у нас ведает GameManager, так что фактическая обработка будет происходить именно там. Так что добавляем в GameView следующее:

GameView.java

@Override
public boolean onKeyDown(int keyCode, KeyEvent event)
{
    return mGameManager.doKeyDown(keyCode);
}

@Override
public boolean onKeyUp(int keyCode, KeyEvent event)
{
    return mGameManager.doKeyUp(keyCode);
}

А в GameManager нужно добавить методы doKeyDown и doKeyUp, который будут выполнять всю работу:

GameView.java

/**
 * Обработка нажатия кнопки
 * @param keyCode Код нажатой кнопки
 * @return Было ли обработано нажатие
 */
public boolean doKeyDown(int keyCode)
{
    switch (keyCode)
    {
        case KeyEvent.KEYCODE_DPAD_LEFT:
            mUs.setDirection(GameObject.DIR_LEFT);
            return true;
        case KeyEvent.KEYCODE_DPAD_RIGHT:
            mUs.setDirection(GameObject.DIR_RIGHT);
            return true;
        default:
            return false;
    }
}
/**
 * Обработка отпускания кнопки
 * @param keyCode Код кнопки
 * @return Было ли обработано действие
 */
public boolean doKeyUp(int keyCode)
{
    if (keyCode == KeyEvent.KEYCODE_DPAD_LEFT ||
        keyCode == KeyEvent.KEYCODE_DPAD_RIGHT)
    {
        mUs.setDirection(GameObject.DIR_NONE);
        return true;
    }
    return false;
}

Однако, если мы запустим сейчас наше приложение, окажется, что обработка клавиш не работает. View попросту не получает эти события. Чтобы исправить положение, нужно в конструктор GameView добавить одну строчку:

GameView.java

public GameView(Context context, AttributeSet attrs)
{
    super(context, attrs);

    // подписываемся на события Surface
    mSurfaceHolder = getHolder();
    mSurfaceHolder.addCallback(this);

    mGameManager = new GameManager(mSurfaceHolder, context);
    setFocusable(true);
}

Теперь все работает, ракетка управляется.

Искусственный интеллект для противника

У компьютера логика будет простая: по возможности не допускать, чтобы мячик выходил за пределы ракетки. Если мячик окажется правее ракетки, ракетка едет направо, если левее — налево. Реализуем всю эту логику в методе moveAI() у GameManager-а:

GameManager.java

private void moveAI()
{
    if (mThem.getLeft() > mBall.getRight())
        mThem.setDirection(GameObject.DIR_LEFT);
    else if (mThem.getRight() < mBall.getLeft())
        mThem.setDirection(GameObject.DIR_RIGHT);
    mThem.update();
}

А GameManager.updateObjects() будет выглядеть так:

GameManager.java

private void updateObjects()
{
    mBall.update();
    mUs.update();
    moveAI();
    // обработка столкновений     ... }

Еще пара доработок

Ракетки выходят за пределы экрана

Собственно, никто им этого делать не запрещает. Напишем в GameManager такой метод:

GameManager.java

private void placeInBounds(Racquet r)
{
    if (r.getLeft() < mField.left)
        r.setLeft(mField.left);
    else if (r.getRight() > mField.right)
        r.setRight(mField.right);
}

А в GameManager.updateObjects() добавим:

GameManager.java

private void updateObjects()
{
    mBall.update();
    mUs.update();
    moveAI();
    // чтобы ракетки не выходили за пределы поля     placeInBounds(mUs);     placeInBounds(mThem);
    // обработка столкновений     ... }

Теперь все стало хорошо, ракетки не выходят за пределы поля.

Столкновение мячика с ракетками

Сейчас у нас мячик летает, отражаясь от стен, а хотелось бы, чтобы он летал, отражаясь только от вертикальных стен и от ракеток. Убираем из GameManager.updateObjects() весь код, осуществляющий отражение от горизонтальных стен, и пишем код для отражения от ракеток. Код достаточно прост:

GameManager.java

private void updateObjects()
{
    // Обновление положений объектов
    ...

    // Обработка столкновений с вертикальными стенами
    ...
    // проверка столкновений мячика с ракетками     if (GameObject.intersects(mBall, mUs))   {   mBall.setBottom(mUs.getBottom() - Math.abs(mUs.getBottom() - mBall.getBottom()));   mBall.reflectHorizontal();   }   else if (GameObject.intersects(mBall, mThem))   {   mBall.setTop(mThem.getTop() + Math.abs(mThem.getTop() - mBall.getTop()));   mBall.reflectHorizontal();   }
}

Физика тут простейшая: везде угол падения равен углу отражения. Надо сказать, смотрится это местами довольно несуразно, да и искусственный интеллект в таких условиях практически непобедим. Но более реалистичное движение шарика делать не хочется. Во-первых, я в физике не очень сильна, а во-вторых, статья получится совсем уж большая и совсем не про андроид. Так что оставлю эту часть читателям в качестве легкого домашнего упражнения :)

Итак

Итак, мы написали код для управления ракетками, причем управления как человеком, так и компьютером, реализовали обработку столкновений. В принципе, уже можно играть.

Исходники для этой части

Пишем игру для Android. Часть 4. Игровой процесс

В этой части мы напишем обработку выигрышей-проигрышей, реализуем подсчет очков, а также сделаем, чтобы игру можно было ставить на паузу. Собственно, пауза тут несколько не в тему, но девать ее некуда, так что сделаем ее в этой части.

Обработка проигрыша

Помнится, мы заводили в классе Racquet поле mScore, в котором собирались хранить количество очков у игрока. Теперь самое время начать использовать это поле.

Итак, в начале игры количество очков у обоих игроков пусто. Когда игрок не успевает отбить мяч, его противнику засчитывается очко, мячик и ракетки возвращаются на исходные позиции. Игра продолжается, пока какой-нибудь из игроков не наберет N очков. N мы пока что объявим константой, а в следующей части вынесем в настройки.

Проверка проигрыша должна осуществляться также в методе updateObjects() GameManager-а. Описанная нами логика запишется так:

GameManager.java

private void updateObjects()
{
    ...
// проверка проигрыша if (mBall.getBottom() < mThem.getBottom()) { mUs.incScore(); reset(); } if (mBall.getTop() > mUs.getTop()) { mThem.incScore(); reset(); }
}

Racquet.incScore() увеличивает на 1 количество очков у игрока:

Racquet.java

/** Увеличить количество очков игрока */
public void incScore()
{
    mScore++;
}

GameManager.reset() расставляет ракетки и мячик на исходные позиции, задает мячику новый случайный угол, а также делает паузу (чтобы игрок успел понять, что произошло).

GameManager.java

private void reset()
{
    // ставим мячик в центр
    mBall.setCenterX(mField.centerX());
    mBall.setCenterY(mField.centerY());
    // задаем ему новый случайный угол
    mBall.resetAngle();

    // ставим ракетки в центр
    mUs.setCenterX(mField.centerX());
    mThem.setCenterX(mField.centerX());

    // делаем паузу
    try
    {
        sleep(LOSE_PAUSE);
    }
    catch (InterruptedException iex)
    {
    }
}

LOSE_PAUSE — это константа класса GameManager, в которой задается длина паузы в миллисекундах (у меня она равна 2000). Метод же resetAngle() класса Ball выглядит следующим образом:

Ball.java

/** Задает новое случайное значение угла */
public void resetAngle()
{
    mAngle = getRandomAngle();
}

Если теперь запустить приложение, то увидим, что, если упустить мячик, то он никуда не улетит, а через некоторое время восстановится в центре. А про очки пока ничего сказать нельзя, потому что они нигде не выводятся. Что ж, будем выводить.

Вывод количества очков

Вывод текста на экран производится с помощью метода drawText(String text, float x, float y, Paint paint) класса Canvas. Как можно заметить, стили текста задаются с помощью экземпляра класса Paint. Где-то в первой части мы создавали в GameManager такое поле mPaint, где хранились стили для рисования игрового поля. Для вывода текста можно использовать это же поле, и при каждой перерисовке экрана задавать ему стили сначала для игрового поля, а потом для текста. А можно завести отдельный экземпляр Paint для хранения стилей текста:

GameManager.java

private Paint mScorePaint;

Инициализировать его в конструкторе:

GameManager.java

public GameManager(SurfaceHolder surfaceHolder, Context context)
{
    mSurfaceHolder = surfaceHolder;
    Resources res = context.getResources();
    mRunning = false;

    // стили для рисования игрового поля
    mPaint = new Paint();
    mPaint.setColor(Color.BLUE);
    mPaint.setStrokeWidth(2);
    mPaint.setStyle(Style.STROKE);
// стили для вывода счета mScorePaint = new Paint(); mScorePaint.setTextSize(20); mScorePaint.setStrokeWidth(1); mScorePaint.setStyle(Style.FILL); mScorePaint.setTextAlign(Paint.Align.CENTER);
// игровые объекты mField = new Rect(); mBall = new Ball(res.getDrawable(R.drawable.ball)); mUs = new Racquet(res.getDrawable(R.drawable.us)); mThem = new Racquet(res.getDrawable(R.drawable.them)); }

А непосредственно вывод счета игры производится в методе, где происходит вся отрисовка текущей игровой ситуации — refreshCanvas

GameManager.java

private void refreshCanvas(Canvas canvas)
{
    // вывод фонового изображения
    canvas.drawBitmap(mBackground, 0, 0, null);

    // рисуем игровое поле
    canvas.drawRect(mField, mPaint);

    // рисуем игровые объекты
    mBall.draw(canvas);
    mUs.draw(canvas);
    mThem.draw(canvas);
// вывод счета mScorePaint.setColor(Color.RED); canvas.drawText(String.valueOf(mThem.getScore()), mField.centerX(), mField.top - 10, mScorePaint); mScorePaint.setColor(Color.GREEN); canvas.drawText(String.valueOf(mUs.getScore()), mField.centerX(), mField.bottom + 25, mScorePaint);
}

Правда, совсем уж без изменения стиля не обошлось. Наши очки мы рисуем зелёным, а очки противника — красным. Запустив, увидим примерно такую картину:

Выводится количество очков

Использование пользовательских шрифтов

А теперь нам захотелось использовать для вывода счета какой-нибудь наш красивый шрифт. Рассмотрим, как это можно сделать.

В нашем проекте есть такая папка assets, там хранятся такие ресурсы, как TrueType-шрифты, возможно, какие-то большие тексты и т.д.. Основное отличие их от ресурсов, которые хранятся в папке res — это то, что используются они гораздо реже, и доставать их оттуда сложнее. Ресурсы из res можно запросто достать с помощью класса R, а assets вытаскиваются с помощью специального класса AssetManager.

Итак, создадим в папке assets папку fonts и кинем туда шрифт под названием Mini.ttf. Теперь, чтобы достать этот шрифт и использовать его для вывода количества очков, достаточно добавить в инициализацию mScorePaint в конструкторе одну строчку:

GameManager.java

mScorePaint.setTypeface(Typeface.createFromAsset(context.getAssets(), "fonts/Mini.ttf"));

context.getAssets() получит менеджер ресурсов (AssetManager) для данного приложения, откуда потом будет можно загрузить шрифт по указанному пути. Стоит обратить внимание, что путь является case-sensitive, т.е. "fonts/mini.ttf" уже ничего не загрузит.

Загружен пользовательский шрифт

Неприятность

И всё бы хорошо, но теперь время от времени стали возникать ситуации, когда в начале игры у одного из игроков выводится не 0 очков, а 1. Я так понимаю, что проблемы возникают в самом начале программы, перед initPositions, когда у игровых объектов координаты еще не заданы, а updateObjects уже вызывается. Чтобы исправить положение, заведем в классе GameManager еще одно булево поле mInitialized, в конструкторе зададим как false, а в initPositions присвоим ему true. Тогда в run можно написать так:

GameManager.java

public void run()
{
    while (mRunning)
    {
        Canvas canvas = null;
        try
        {
            // подготовка Canvas-а
            canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
            synchronized (mSurfaceHolder)
            {
if (mInitialized) {
updateObjects(); // обновляем объекты refreshCanvas(canvas); // обновляем экран sleep(20); } } } catch (Exception e) { } finally { if (canvas != null) { mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas); } } } }

Теперь гарантированно не будет происходить никаких проверок, пока не будут инициализированы координаты игровых объектов. Проблема решена.

Обработка окончания игры

Прежде всего, нам следует завести в GameManager переменную, где бы хранилось количество очков, до которого идет игра. Заведем такую переменную и сразу сеттер к ней. Итак:

GameManager.java

/** Максимальное число очков, до которого идет игра */
private static int mMaxScore = 5;

public static void setMaxScore(int value)
{
    mMaxScore = value;
}

Саму проверка на окончание игры можно поместить как в метод updateObjects(), так и прямо в run(). Но, думаю, правильнее именно в updateObjects():

GameManager.java

/** Обновление состояния игровых объектов */
private void updateObjects()
{
    // Обновление состояния игровых объектов
    ...

    // обработка столкновений
    ...

    // проверка проигрыша
    ...

// проверка окончания игры if (mUs.getScore() == mMaxScore mThem.getScore() == mMaxScore) { this.mRunning = false; }
}

Напомню, что метод run выглядит так:

GameManager.java

public void run()
{
    while (mRunning)
    {
        // обновление и отрисовка объектов
    }
}

То есть, когда mRunning станет равным false, поток завершится. Раз он завершился — игра закончена, и надо вывести на экран ее результаты. Так что логично видеть в методе run() что-то вроде:

GameManager.java

public void run()
{
    while (mRunning)
    {
        // обновление и отрисовка объектов
    }
    // рисование GameOver
    ...
}

А теперь разберемся, как это рисование может выглядеть. Как известно, при рисовании мы лочим Canvas, рисуем, и затем разлочиваем. При этом еще нужно отловить возможные исключения. Получается куча кода, которая появляется при каждом рисовании и сильно загромождает текст программы. Естественно, хочется вынести все это в метод-обертку и передавать туда ссылку на функцию, осуществляющую собственно рисование. На C# это выглядело бы так:

delegate void DrawFunction(Canvas canvas);

private void draw(DrawFunction something)
{
    Canvas canvas = null;
    try
    {
        canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
        synchronized (mSurfaceHolder)
        {
            something(canvas);
        }
    }
    }
    catch (Exception e) { }
    finally
    {
        if (canvas != null)
        {
            mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }
}

Но здесь нам не C#, здесь климат иной, и делегатов нет. Однако, как мне подсказал товарищ xeye, подобный код можно написать. Итак, добавим в GameManager такой интерфейс:

GameManager.java

private interface DrawHelper
{
    void draw(Canvas canvas);
}

И такой метод, куда мы вынесем всю работу по подготовке canvas-а:

GameManager.java

private void draw(DrawHelper helper)
{
    Canvas canvas = null;
    try
    {
        // подготовка Canvas-а
        canvas = mSurfaceHolder.lockCanvas();
        synchronized (mSurfaceHolder)
        {
            if (mInitialized)
            {
                helper.draw(canvas);
            }
        }
    }
    catch (Exception e) { }
    finally
    {
        if (canvas != null)
        {
            mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
        }
    }
}

Теперь можно завести конкретные реализации DrawHelper на все случаи жизни. Я добавляю их две:

GameManager.java

/** Хелпер для перерисовки экрана */
private DrawHelper mDrawScreen;

/** Хелпер для рисования результата игры*/
private DrawHelper mDrawGameover;

Инициализирую в конструкторе таким образом:

GameManager.java

public GameManager(SurfaceHolder surfaceHolder, Context context)
{
    ...
   
    // функция для рисования экрана
    mDrawScreen = new DrawHelper()
    {
        public void draw(Canvas canvas)
        {
            refreshCanvas(canvas);
        }
    };

    // функция для рисования результатов игры
    mDrawGameover = new DrawHelper()
    {
        public void draw(Canvas canvas)
        {
            // Вывели последнее состояние игры
            refreshCanvas(canvas);
           
            // смотрим, кто выиграл и выводим соответствующее сообщение
            String message = "";
            if (mUs.getScore() > mThem.getScore())
            {
                mScorePaint.setColor(Color.GREEN);
                message = "You won";
            }
            else
            {
                mScorePaint.setColor(Color.RED);
                message = "You lost";
            }
            mScorePaint.setTextSize(30);
            canvas.drawText(message, mField.centerX(), mField.centerY(), mScorePaint);               
        }
    };
}

После этого метод run() преображается до неузнаваемости:

GameManager.java

/** Действия, выполняемые в потоке */
public void run()
{
    while (mRunning)
    {
        if (mInitialized)
        {
            updateObjects(); // обновляем объекты
            draw(mDrawScreen);
        }
    }
    draw(mDrawGameover);
}

И сразу результат:

Результат игры

Пауза

Тут совсем кратко. Объявим в классе GameManager поле:

GameManager.java

/** Стоит ли приложение на паузе */
private boolean mPaused;

Если приложение на паузе, поток работает "вхолостую", т.е. состояния объектов не меняются и вообще ничего не происходит. Это значит, в методе run() будет следущее:

GameManager.java

public void run()
{
    while (mRunning)
    {
if (mPaused) continue;
if (mInitialized) { updateObjects(); // обновляем объекты draw(mDrawScreen); } } draw(mDrawGameover); }

Будем ставить приложение на паузу, если нажата средняя клавиша джойстика:

GameManager.java

public boolean doKeyDown(int keyCode)
{
    switch (keyCode)
    {
        case KeyEvent.KEYCODE_DPAD_LEFT:
        case KeyEvent.KEYCODE_A:
            mUs.setDirection(GameObject.DIR_LEFT);
            return true;
        case KeyEvent.KEYCODE_DPAD_RIGHT:
        case KeyEvent.KEYCODE_D:
            mUs.setDirection(GameObject.DIR_RIGHT);
            return true;
case KeyEvent.KEYCODE_DPAD_CENTER: mPaused = !mPaused; draw(mDrawPause); return true;
default: return false; } }

mDrawPause — хелпер для рисования паузы. Я уже не буду приводить к нему листинг, там все просто.

Итак

У нас уже совсем готовая игра. Можно играть, выигрывать, проигрывать, ставить на паузу.

Исходники примера