【正文】 1 基于 J2ME 技術的手機游戲開發(fā) 摘要 隨著無線通信業(yè)在近幾年內取得巨大發(fā)展， 手機 增值服務市場前景廣闊 。手機游戲融合信息技術和娛樂元素于一體，成為其中最重要的一部分。 本 論文著眼 基 于的手機游戲開發(fā)， 利用 J2ME 技術 將 經典的 街機 游戲 《青蛙遠行 》 移植到手機上 ； 探討基于 J2ME 的手機游戲開發(fā) 方法 ， 及 J2ME 游戲 程序設計 特點 、游戲多手機移植和針對 內存 受限制特點的優(yōu)化技術。 關鍵字 J2ME；游戲開發(fā)； 青蛙冒險 ； J2ME Polish 1 引言 手機 游戲背景介紹 移動游戲 并不是 新鮮的事物 ， 早在 20世紀 80 年代掌上游戲機 就已經風靡一時 ， 其中 最成功的 是任天堂的游戲小子 (Nintendo Game Boy)。然而 ， 隨著無線通信業(yè) 的 巨大發(fā)展，以及微處理器性能的大幅提升和 Inter 的快速崛起，已經從根本上改變了通信網絡、設備與服務的整體藍圖 [1]。 手機增值服務 成為 巨大的商業(yè)市場，各種增值 服務 ，如 短信、彩信、 KJava和彩鈴等 已經 得到了市場的認可 ，而 手機游戲正是眾多熱門 服務 中最重要的一部分，無線專家預測 2020 年有高達 億手機游戲玩家。手機游戲的廣闊市場和巨大發(fā)展?jié)摿Ρ貙⑹且苿佑螒虻南乱粋€黃金時期。 手機游戲 與大型在線游戲 如 奇幻游戲 Dungeons amp。 Dragons（ 龍與地下城 ）有顯著不同，需要 游戲玩家 付出了大量的金錢和 寶貴的時間 ，就 脫離了游戲本質 ； 手機游戲 讓 人們在工作學習的閑暇之余 ， 掏出手機來輕松娛樂一把，打發(fā)時間和調整心情是 其 最主要的目的 。 因此，一款手機游戲 的 設計往往靠短 、 精且經久不衰來吸引玩家 ， 俄羅斯方塊 、 紙牌等游戲是經典例子 ，而 不需要復雜的游戲引擎 、 游戲情節(jié) 。 手機游戲的創(chuàng)意設計超出本論文的范圍。 事實上市面上大部分手機游戲都是 從 街機游戲及掌上游戲機 移置過來的 。 現(xiàn)在 有一些 經典游戲 類型，如 動作類游戲 （ 射擊類 、 飛車類 ），智力類游戲 （ 搬運工 、 拼圖游戲等 ）、 RPG 游戲 （ 養(yǎng)成類 游戲等）和 即時戰(zhàn)略類游戲 。并非所有的經典游戲都適合在 手機 上運行 ， 本課題選擇 的“ 青蛙遠行 ” 游戲是一款街機上經典的冒險類游戲。從游戲的可玩性和 回避 手機限制 的角度看， 都很適合移植到手機上。 青蛙遠行 （ Frogger 系列 ）是 著名 游戲廠商 Konami 在街機上有名的作品 ，已經 在 PC、 2 XBOX、 GC 等多個平臺上推出 ，是一款經典的 冒險 類游戲。本 文提供的手機 游戲 采用其 游戲情節(jié) ， 游戲中玩家以第三人稱視角帶領一只青蛙，撿取道具，安全通過公路河流等關卡，而 關卡中設置 了 高速行 駛的汽車、湍流的河水 以及兇猛的 鱷魚。 手機 游戲 編程環(huán)境的限制 與 PC游戲開發(fā)相比，手機游戲的開發(fā)，開發(fā)者面臨一個很尷尬的環(huán)境：手機是一個屏幕、操作、處理能力、存儲都受限制的設備，更是先天就有不同的操作系統(tǒng)、 API、以及不同的運行環(huán)境。差異之大，決不比讓程序在 Windows 和 Unix系統(tǒng)上同時跑更容易。而且傳統(tǒng)的 WAP(Wireless Application Protocal)業(yè)務非常費時且費用昂貴，手機軟件也都是采用 “ 固化 ” 的方式， 程序不能增加、刪除，有了錯誤也不能更新、修改，若要增加新功能必須另換一部手 機 ，廠商通常由于安全等因素，并不公開其技術。 從實際出發(fā) ， 與 PC 相比 手機的情況 很糟糕， 確實不是一個理想的游戲平臺，幾乎都受到很大的限制： ● 屏幕限制 屏幕是一個很小的 LCD，以 100x200 象素為主，在這個屏幕資源如此稀缺的機器上做游戲確實要小心為之，而且也缺乏明暗與色彩的深度，因此 pc 上許多著色精美的圖形一旦移置到實際設備上也許完全看不清楚 ， 低端設備在象素點顏色轉換時速度也非常之慢 ， 尤其是那些快速移動的物體 ， 我們需要采取緩沖，減速等技術讓玩家看清圖像。 ● 操作受限 相比 pc鍵盤，按鍵布局 、 大小 、 手 感等都不 舒適 ，特別是組合按鍵 。 雖然平時不需要支持多個鍵同時按下，但是如果試圖開發(fā)一個操作性很強的動作類游戲時， 這問題 就非常嚴重， 解決這些問題需新的游戲點子：比如設計一個卷抽式的射擊游戲，無法移動時進行設計 ， 可以將一些控制設為自動化，在菜單中添加一個自動射擊的設置。 而且 典型的手機 都有按鍵遲緩大的 ”特點 ”，游戲設計不能過多依賴于實時響應。 ● CPU的處理能力 移動設備的體積和電能的限制，使得必需使用低端的處理器，都有缺乏硬件級浮點數(shù)計算能力，這些問題必須回避，通常要使設計盡量靈活，需要大量的時間來對代碼進行 優(yōu)化。 ● 存儲限制 MID 并沒有磁盤驅動器，而內存，及應用程序堆 (heap)在 100KB~500KB不等，新設備也許有更多的空間，但是 為了保證游戲能夠在更多的手機上運行，程序越小越好。 J2ME 開發(fā)平臺與 MIDP 面臨如此挑戰(zhàn)， J2ME 正好解決了這些問題： ● J2ME 擁有 Java 技術本身的各種特點：在各種產品之間、在任何時間、任何地點、通過任何設備都能保持內在的一致性；代碼具有可移植性；利用同一種 Java 編程語言；網絡傳遞極為安全；利用 J2ME 技術編寫的應用程序可升級，可擴展至可運行在 J2SE和 J2EE 平臺。 ● J2ME 手機提供了 HTTP 高級 Inter 協(xié)議，使手機等移動手持設備能以 C/S 方式 3 直接訪問 Inter 的全部信息，用戶可在交互的在線狀態(tài)下和脫機狀況下下載新的服務。 ● J2ME 的策略是為手機賦予本地計算能力，應用程序可按需下載，保護了用戶在無線設備上的投資，并使運營商強化和擴展了他們的服務。 J2ME 是 Sun Microsystems 公司的 Java 2 Platform， Micro Edition 的縮寫 , Sun 公司將J2ME 定義為“一種以廣泛的消費性產品為目 標的高度優(yōu)化的 Java 運行時環(huán)境，包括尋呼機、移動電話、可視電話、數(shù)字機頂盒和汽車導航系統(tǒng)?！?[2] 由于豐富多樣的設備和彼此間相差極大的計算能力及各種硬件條件和環(huán)境的差異，J2ME 標準根據(jù)一些基本特性將它們劃分為兩類來制定平臺規(guī)范 (Configuration)： ● CLDC(Connected Limited Device Configuration ) 具有間斷網絡連接通信能力的個人移動信息設備，這類設備往往是個人化的，移動的，使用電池，體積，功耗，功能和計算能力都有限制，如手機，雙向呼機， PDA等 等。 ● CDC 有固定的不間斷網絡連接的共享連接信息設備：如機頂盒， WebTV，支持Inter的用屏電話，汽車娛樂 /導航系統(tǒng)等，這些設備由于固定，可以持續(xù)供應電源，沒有功耗問題，計算能力也相當充裕。 Configuration 舍棄了設備的特殊性，通過維持一小部分 Java 核心庫來保持兼容性，定義了 Java虛擬機運行在設備上， 但沒有 支持各個硬件獨有的功能和硬件條件， J2ME再次使用了配置方案來解決問題： Profile(簡表 ) 就是針對每類設備的特殊性定義與設備相關的API，構建在 Configuration 之上，進行擴展和補充 (不同 Profile 之間并不兼容，一個Configuration 可以有多個 Profile 共存 ) 。 圖 1 主要的 Configuration 和 Profile 及其關 MIDP(移動信息設備 Profile)就是用來定義手機和一部分具有無線通信能力 PDA的圖形界面 、 輸入輸出和時間處理 、 持久存儲 、 短信息 、 安全 、 網絡能力等等的 API 集合。 CLDC/MIDP要求設備具有一基本功能集： ● 512K 以下內存 4 ● 有限能源供應（通常使用電池） ● 有限或者非持續(xù)的網絡連接 ● 簡單的用戶界面 (甚至沒有 ) 在嚴格的硬件條件下 CLDC 僅使用了三個來自標準 Java 的核心包 (、 、 )和一個新增的專有包 ( )， CLDC 去掉了 Java 中許多 特性 （如 RMI、映射等等），只保留了一些核心 功能 ，使得 Java 虛擬機能夠在幾百 K的內存設備上運行 (KVM僅是一個參考實現(xiàn)，并不是唯一的選擇 )。 在 包中，定義了所有專門針對MIDP 設備的應用開發(fā)工具類。 表 1 MIDP 2 類包總結 核心包 功能 通過數(shù)據(jù)流提供系統(tǒng)的輸入和輸出 MIDP 語言類，在 CLDC 中 增加了來自 J2SE的 MIDP 工具類，在 CLDC 中 包的基礎上增 加 了 來 自 J2SE 的 和 應用程序生存周期 Midlet 包定義了 MIDP 應用程序，以及應用程序和它所運行于環(huán)境 之間的交互 用 戶 界 面 為 LCD 設備提供一套完整的 UI 組件和事件驅動機制 為基于動畫的 J2ME 游戲開發(fā)提供現(xiàn)成的程序模塊 . 持久存儲 這個包用來為 MIDlet 提供持久存儲機制 網絡 MIDP 提供基于 CLDC 通用連接框架的網絡支持 ， 在 CLDC 的 基 礎 上 ， 增 加 了 類，這個類用來建立 HTTP 連接 音頻 為 MIDP 聲音的定制提供相關的 API 為安全連接提供證書鑒定 手機商根據(jù)實際的設備功能，在 MIDP基礎上在加上其它可擴展應用包，如 PDA Optional Packages， Bluetooth API， 3D 技術支持等等，這樣就定制了這類手機的完整的 JAVA 應用環(huán)境，及 普通所說 的手機 MIDP 平臺 。 5 2 游戲 功能設計 按照功能設計，可以將《青蛙遠行》游戲劃分為四個重要的組成部分（基本上所有的游戲也都可以劃分為這四部分），要完成程序編寫，需要精通這四部分的 MIDP 編程技術 [3]：1. 圖形 UI 和動畫 ； 2. 用戶輸入 ； 3. 聲音 ； 4. 網絡 。 圖形 UI 和動畫 盡管 MIDP API 維護的是一個受限的框架，但 還是提供了 2D UI元素的完整集合 ： MIDP提供一個低級的 UI API 和一個高級的 UI API。 低級的 API 允許完全訪問一個設備的顯示屏 ， 也允許訪問原始鍵和指針事件 ， 然而 使用低級 API 時，沒有可用的用戶界面控件，應用程序必須精確繪制出所有控件 。 相反，高級 API 提供簡單的用戶界面控件但是不能直接訪問原始的輸入事件和顯示屏。由于顯示屏尺寸和 MIDP 設備輸入方法的差異 ， 控件顯得很抽象， MIDP 的實現(xiàn)確定了繪制控件的方法，也確定了如何管理用戶輸入。 由于高層 API 沒有直接在設備顯示屏上的繪制方法 的 靈活性，可以創(chuàng)建應用程序的類型受到很大的限制，所以游戲開發(fā)仍然偏向于使用低層 API，如：繪制線條和繪制形狀等。 圖 2 MIDP 屏幕顯示 UI 元 素關系 在使用 MIDP UI API之前，需要熟悉 MIDP 是怎樣處理設備顯示的：也就是 Display 類和 Displayable 類， Display 類是專為處理設備顯示而設計的對象，每 個 MIDlet 程序都有 一個 Display 對象的實例 。這個對象用于獲得有關當前顯示的信息 —如可用顏色支持 ， 并包括請求被顯示的對象（如 Form控件 ）的方法。 Display 對象實質上是設備顯示屏的管理程序，它控制在設備上顯示什么內容。盡管每個 MIDlet 程序只能有一個 Display 對象，但是可以都任意多個可顯示對象（ Displayable， 一個 Displayable 對 象就是一個可以在設備上可見的窗口組件 ） ， 它們都必需是從 Displayable 類派生出來的子類，如 TextBox類 。 ● 低層 API Canvas 與 Graphics 6 Canvas 與 Graphics 是位于低層 API 核心的兩個類， Canvas 需要 Graphics 的協(xié)同工作，Canvas 構成了在設備顯示屏上繪制以及管理相關事件的背景，它的眾多方法都是用于處理事件以及在設備顯示屏中繪制圖像和文字，如在 Canvas 上繪制、 Command 事件、 Keycode事件、 Game操作事件、 Pointer 事件。 Graphics 提供了實際繪制的工具，如：顏色支持、筆畫類型、繪制形狀、使用字體、定位點、繪制文字、繪制圖形、甚至可以用 clip() 和 translate()完成剪切與坐標系統(tǒng)偏移等豐富圖像操作。 圖 3 一個 Ticker UI 例子 ● 高層 API Screen 及其子類 Screen對象本身在設備上并不可見，但是所有的高層組件都由其派生派生出來，最終用戶與所顯示的這些子類進行交互。 MIDP API 已經為我們定義了豐富的 UI組件，下面 列舉了部分組件： Alert 用于在屏幕上向用戶顯示關于異常情況或錯誤的信息 ； Choice