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Android示例程序剖析之LunarLander游戏

       前面有几篇文章写的是对Android示例程序贪吃蛇Snake程序的剖析，本文继续分析Android自带的另一个小游戏LunarLander的程序。在贪吃蛇Snake程序中采用了“定时器+系统调用onDraw”的架构，而LunarLander程序采用的是“多线程+强制自行绘制”的架构思路，比前者更为实用。

       与贪吃蛇Snake程序的对比

       就界面Layout来说，这个程序其实和Snake没有什么不同，同样是采用了FrameLayout,而且游戏的主界面由一个自定义的View来实现，这里是LunarView。读过贪吃蛇程序剖析文章的朋友也许会发现，Snake的架构是“定时器+系统调用onDraw”来实现的，这里有一个最大的缺陷就是onDraw是由Android系统来调用的，我们只能依赖它，却无法自行控制。这就好比一个黑盒，当然，总是能把我们要的东西给做出来，可却无法控制其做事的细节，这对于游戏这样高效率的东西可是不利的，因此最好的解决之道当然是把绘制这部分工作自己”承包“过来，告别吃大锅饭的，进入”联产承包制”时代。

       此外，由于游戏的本质就是连续两帧图片之间发生些许差异，那么要不断催生这种差异的发生，只要有某种连续不断发生的事件在进行就可以，例如Snake中使用的定时器，就是在不断地产生这种“差异源”，与此类似，一个线程也是不断在运行中，通过它也是可以不断产生这种“差异源”的。

　　SurfaceView初探

       如果说Snake中使用的Layout加自定义View是一把小型武器的话，那在SurfaceView对于android中游戏的开发来说就算是重型武器了。我们使用前者时总是容易把游戏中某个对象（比如上文的每一个方格）当做一个小组件来处理，而后者则根本没有这种划分的概念，在它眼中，所有东西都是在Canvas(画布)中自行绘制出来的（背景，人物等）。

　　SurfaceView提供直接访问一个可画图的界面，可以控制在界面顶部的子视图层。SurfaceView是提供给需要直接画像素而不是使用窗体部件的应用使用的。Android图形系统中一个重要的概念和线索是surface。View及其子类（如TextView, Button）要画在surface上。每个surface创建一个Canvas对象（但属性时常改变），用来管理view在surface上的绘图操作，如画点画线。还要注意的是，使用它的时候，一般都是出现在最顶层的：The view hierarchy will take care of correctly compositing with the Surface any siblings of the SurfaceView that would normally appear on top of it. 使用的SurfaceView的时候，一般情况下还要对其进行创建、销毁、改变时的情况进行监视，这就要用到SurfaceHolder.Callback。

Java代码
  1. class LunarView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback   
  2. {   
  3.     public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder,int format,int width,int height){}   
  4. //在surface的大小发生改变时激发   
  5.     public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder){}   
  6. //在创建时激发，一般在这里调用画图的线程。   
  7.     public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {}   
  8. //销毁时激发，一般在这里将画图的线程停止、释放。   
  9. }  

       surfaceCreated会首先被调用，然后是surfaceChanged，当程序结束时会调用surfaceDestroyed。下面来看看LunarView最重要的成员变量，也就是负责这个View所有处理的线程。

Java代码
  1. private LunarThread thread; // 实际工作线程   
  2. thread = new LunarThread(holder, context, new Handler() {   
  3.      @Override  
  4.      public void handleMessage(Message m)    
  5.      {   
  6.           mStatusText.setVisibility(m.getData().getInt("viz"));   
  7.           mStatusText.setText(m.getData().getString("text"));   
  8.      }   
  9. });   

　　这个线程由私有类LunarThread实现，它里面还有一个自己的消息队列处理器，用来接收游戏状态消息，并在屏幕上显示当前状态（而这个功能在Snake中是通过View自己控制其包含的TextView是否显示来实现的，相比之下，LunarThread的消息处理机制更为高效）。由于有了LunarThread这个负责具体工作的对象，所以LunarView的大部分工作都委托给后者去执行。

Java代码
  1. public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width,int height){   
  2.      thread.setSurfaceSize(width, height);   
  3. }   
  4. public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder)   
  5. {//启动工作线程结束   
  6.       thread.setRunning(true);   
  7.      thread.start();   
  8. }   
  9. public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)   
  10. {   
  11.      boolean retry = true;   
  12.      thread.setRunning(false);   
  13.      while (retry)    
  14.      {   
  15.          try  
  16.          {//等待工作线程结束，主线程才结束   
  17.                thread.join();   
  18.              retry = false;   
  19.          }    
  20.          catch (InterruptedException e)    
  21.          {   
  22.          }   
  23.      }   
  24. }  

　　工作线程LunarThread

　　由于SurfaceHolder是一个共享资源，因此在对其操作时都应该实行“互斥操作“，即需要使用synchronized进行”封锁“机制。

       再来讨论下为什么要使用消息机制来更新界面的文字信息呢？其实原因是这样的，渲染文字的工作实际上是主线程（也就是LunarView类）的父类View的工作，而并不属于工作线程LunarThread，因此在工作线程中式无法控制的。所以我们改为向主线程发送一个Message来代替，让主线程通过Handler对接收到的消息进行处理，从而更新界面文字信息。再回顾Android示例程序剖析之Snake贪吃蛇（三：界面UI、游戏逻辑和Handler）中SnakeView里的文字信息更新，由于是SnakeView自己（就这一个线程）对其包含的TextView做控制，当然没有这样的问题了。

Java代码
  1. public void setState(int mode, CharSequence message)    
  2. {   
  3.      synchronized (mSurfaceHolder)   
  4.      {   
  5.           mMode = mode;   
  6.           if (mMode == STATE_RUNNING)   
  7.           {//运行中，隐藏界面文字信息   
  8.                Message msg = mHandler.obtainMessage();   
  9.                Bundle b = new Bundle();   
  10.                b.putString("text", "");   
  11.                b.putInt("viz", View.INVISIBLE);   
  12.                msg.setData(b);   
  13.                mHandler.sendMessage(msg);   
  14.           }    
  15.           else    
  16.           {//根据当前状态设置文字信息   
  17.                mRotating = 0;   
  18.                mEngineFiring = false;   
  19.                Resources res = mContext.getResources();   
  20.                CharSequence str = "";   
  21.                if (mMode == STATE_READY)   
  22.                   str = res.getText(R.string.mode_ready);   
  23.                else if (mMode == STATE_PAUSE)   
  24.                   str = res.getText(R.string.mode_pause);   
  25.                else if (mMode == STATE_LOSE)   
  26.                   str = res.getText(R.string.mode_lose);   
  27.                else if (mMode == STATE_WIN)   
  28.                   str = res.getString(R.string.mode_win_prefix)   
  29.                                 + mWinsInARow + " "  
  30.                                 + res.getString(R.string.mode_win_suffix);   
  31.                if (message != null) {   
  32.                    str = message + "\n" + str;   
  33.                }   
  34.                if (mMode == STATE_LOSE)    
  35.                     mWinsInARow = 0;   
  36.                Message msg = mHandler.obtainMessage();   
  37.                Bundle b = new Bundle();   
  38.                b.putString("text", str.toString());   
  39.                b.putInt("viz", View.VISIBLE);   
  40.                msg.setData(b);   
  41.                mHandler.sendMessage(msg);   
  42.           }   
  43.      }   
  44. }  

 　  下面就是LunaThread这个工作线程的执行函数了，它一直不断在重复做一件事情：锁定待绘制区域（这里是整个屏幕），若游戏还在进行状态，则更新底层的数据，然后直接强制界面重新绘制。

Java代码
  1. public void run()    
  2. {   
  3.       while (mRun)    
  4.       {   
  5.            Canvas c = null;   
  6.            try    
  7.            {   
  8.                //锁定待绘制区域   
  9.                c = mSurfaceHolder.lockCanvas(null);   
  10.                synchronized (mSurfaceHolder)   
  11.                {   
  12.                     if (mMode == STATE_RUNNING)    
  13.                         updatePhysics();//更新底层数据，判断游戏状态   
  14.                         doDraw(c);//强制重绘制   
  15.                   }   
  16.            }    
  17.            finally    
  18.            {   
  19.                 if (c != null) {   
  20.                     mSurfaceHolder.unlockCanvasAndPost(c);   
  21.                 }   
  22.            }   
  23.      }   
  24. }  

       这里要注意的是最后要调用unlockCanvasAndPost来结束锁定画图，并提交改变。

　　强制自行绘制

       doDraw这段代码就是在自己的Canvas上进行绘制，具体的绘制就不解释了，主要就是用drawBitmap，drawRect，drawLine。值得注意的一段代码是下面这个：

Java代码
  1. canvas.save();   
  2. canvas.rotate((float) mHeading, (float) mX, mCanvasHeight   
  3.                     - (float) mY);   
  4. if (mMode == STATE_LOSE) {   
  5.       mCrashedImage.setBounds(xLeft, yTop, xLeft + mLanderWidth, yTop   
  6.                         + mLanderHeight);   
  7.       mCrashedImage.draw(canvas);   
  8. } else if (mEngineFiring) {   
  9.       mFiringImage.setBounds(xLeft, yTop, xLeft + mLanderWidth, yTop   
  10.                         + mLanderHeight);   
  11.       mFiringImage.draw(canvas);   
  12. } else {   
  13.       mLanderImage.setBounds(xLeft, yTop, xLeft + mLanderWidth, yTop   
  14.                         + mLanderHeight);   
  15.       mLanderImage.draw(canvas);   
  16. }   
  17. canvas.restore();   

       在绘制火箭的前后，调用了save()和restore()，它是先保存当前矩阵，将其复制到一个私有堆栈上。然后接下来对rotate的调用还是在原有的矩阵上进行操作，但当restore调用后，以前保存的设置又重新恢复。不过，在这里还是看不出有什么用处。

　　暂停/继续机制

       LunarLancher的暂停其实并没有不再强制重绘制，而是没有对底层的数据做任何修改，依然绘制同一帧画面，而继续则是把mLastTime设置为当前时间+100毫秒的时间点，因为以前暂停时mLastTime就不再更新了，这样做事为了与当前时间同步起来。

Java代码
  1. public void pause()   
  2. {//暂停   
  3.       synchronized (mSurfaceHolder)    
  4.      {   
  5.           if (mMode == STATE_RUNNING)   
  6.               setState(STATE_PAUSE);   
  7.      }   
  8. }   
  9. public void unpause()   
  10. {// 继续   
  11.       // Move the real time clock up to now   
  12.      synchronized (mSurfaceHolder)   
  13.      {   
  14.            mLastTime = System.currentTimeMillis() + 100;   
  15.      }   
  16.      setState(STATE_RUNNING);   
  17. }  

       这样做的目的是为了制造“延迟“的效果，都是因为updatePhysics函数里这两句：

Java代码
  1. if (mLastTime > now) return;   
  2. double elapsed = (now - mLastTime) / 1000.0;   

       至于游戏的控制逻辑和判定部分就不介绍了，没有多大意思。

Tags:SurfaceView,线程,Canvas | 2012/9/10 | 发表评论

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