《勇者踪迹》游戏设计
面向对象程序综合设计课程设计报告
一、项目简介
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 系统简介 | 该系统为《勇者踪迹》2D动作小游戏，围绕“勇者打怪升级”核心玩法，解决了角色操控、战斗交互、胜负判定等问题。通过Java Swing/AWT技术、键盘监听、碰撞检测、定时器Timer等技术，实现了人物形象绘制、游戏背景适配、勇者移动攻击、怪物随机漫游、血瓶拾取回血、角色状态可视化及游戏重启等完整功能，保障了游戏交互流畅与画面动态刷新。 |
| 参考资料 | Oracle 官方文档. Java AWT and Swing Tutorial [EB/OL]. https://docs.oracle.com/javase/tutorial/uiswing/ |
二、系统功能简介
2.1 系统功能列表及功能概述
| 功能 | 概述 |
|---|---|
| 1. 勇者移动功能 | 支持左右移动、跳跃和二段跳，操作丝滑无卡顿，配合边界检测防止移出面板。 |
| 2. 释放技能功能 | 释放一技能（20点伤害，初始解锁）、二技能（40点伤害，击杀1只怪物解锁），对怪物造成对应伤害。 |
| 3. 勇者状态管理功能 | 实时更新血量、等级、击杀怪物数量，推动技能升级，通过血条可视化展示状态。 |
| 4. 怪兽初始化并移动功能 | 生成指定数量（3只）的怪兽，均匀分布在面板上，实现无规则左右随机移动，带边界限制。 |
| 5. 碰撞检测功能 | 通过矩形区域重叠判定勇者与怪物、勇者与血瓶的交互。怪物与勇者碰撞后，0.5秒后展开攻击，勇者血量下降。 |
| 6. 怪兽死亡掉落血瓶功能 | 怪兽血量≤0时判定为死亡，在其坐标附近生成血瓶并浮于地面，支持可视化展示。 |
| 7. 怪兽状态管理功能 | 实时跟踪怪兽血量、存活状态、攻击状态，死亡后停止移动与攻击。 |
| 8. 捡血瓶功能 | 勇者与血瓶碰撞重叠时，可拾取血瓶，勇者血量增加30点（不超过最大血量100），血瓶标记为不可用。 |
| 9. 游戏状态功能 | 所有怪兽死亡则游戏胜利；勇者血量归0则游戏失败，失败后显示重启按钮，支持重新挑战。 |
| 10. 界面设置功能 | 背景图自动适应窗口大小，左上角展示技能提示和勇者状态（等级、血量、击杀数），勇者与怪兽血条可视化。 |
2.2 功能结构图
《勇者踪迹》
- 一级功能模块（核心玩法）
- 勇者操作类：勇者移动、释放技能功能（玩家直接交互核心）
- 状态管理类：勇者状态管理、怪兽状态管理功能
- 基础机制类：怪物初始移动、碰撞检测功能（游戏动态交互核心）
- 二级功能模块
- 资源交互类：捡血瓶功能（游戏内资源恢复机制）
- 全局控制类：游戏状态（胜负判定）、界面设置功能（游戏流程与视觉展示管理）
三、个人任务简述
3.1 负责的任务与功能
| 序号 | 完成功能与任务 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | 面向对象设计 | 运用面向对象技术设计系统架构，明确类间依赖与继承关系，实现模块高内聚、低耦合。 |
| 2 | Hero类核心功能 | 封装勇者属性（坐标、血量、等级等），实现左右移动（边界限制）、跳跃与二段跳、技能释放、状态管理（扣血、回血、升级），并完成自身绘制（图片/方块+血条）。 |
| 3 | Monster类核心功能 | 封装怪物属性（坐标、血量、存活状态等），实现随机移动（边界限制）、固定伤害攻击、状态管理（扣血、死亡判定），完成碰撞检测与自身绘制（图片/红色方块+血条）。 |
| 4 | BloodBottle类核心功能 | 封装血瓶属性（坐标、恢复量30、可拾取状态），实现可视化绘制（粉色圆形+“+30”文字），通过矩形碰撞判定拾取逻辑，被拾取后标记为不可用。 |
| 5 | GameLauncher类核心功能 | 作为游戏启动入口，在安全线程中创建JFrame窗口，配置窗口属性（关闭策略、尺寸适配、居中、禁止缩放），嵌入游戏面板并启动游戏逻辑。 |
| 6 | 游戏面板的搭建 | 继承Swing的JPanel类构建游戏面板，适配背景图片大小，设置面板焦点以支持按键监听，实现重启按钮的交互加载与定位。 |
| 7 | 背景及角色的可视化开发 | 重写面板paintComponent方法，实现多元素分层绘制（背景、角色、血条、提示文字），添加图片加载失败兜底逻辑（彩色方块替代）。 |
| 8 | 游戏帧循环与状态同步机制 | 基于Swing Timer实现60FPS帧更新循环，同步执行移动、跳跃、碰撞检测、状态更新与画面重绘，保障逻辑与视觉实时同步。 |
| 9 | 勇者与怪兽/血瓶的交互 | 集成碰撞检测逻辑，触发怪物攻击、勇者掉血、血瓶拾取回血等交互，关联怪物死亡后血瓶生成逻辑。 |
| 10 | 游戏节点状态控制 | 维护游戏全局状态（gameOver/gameWin），实现状态触发与界面切换，游戏结束后禁用无效逻辑，重启时全量重置状态。 |
四、个人负责功能详解
1. 面向对象设计
- 依赖关系：
- GameLauncher依赖GamePanel：通过创建GamePanel实例启动游戏，建立启动入口与核心面板的关联。
- GamePanel依赖Hero、Monster、BloodBottle：初始化游戏对象（勇者、3只均匀分布的怪物、血瓶列表）；调用各类方法实现逻辑交互（移动、攻击、拾取等）；调用draw()方法渲染所有游戏元素。
- Hero与Monster依赖：通过isCollideWith()方法实现碰撞检测，触发攻击（怪物→勇者）或技能伤害（勇者→怪物）。
- BloodBottle与Hero依赖：通过isPickedBy()方法检测拾取交互，触发勇者回血。
- 继承关系：GamePanel继承JPanel（Swing面板类），实现自定义界面绘制与交互逻辑。
2. 勇者核心功能（移动、跳跃、技能）
2.1 左右移动功能
- 按键状态跟踪：定义isMovingLeft、isMovingRight布尔变量记录长按状态，左右移动互斥（避免同时按左右键导致静止）。
public void setMovingLeft(boolean movingLeft) {
this.isMovingLeft = movingLeft;
if (movingLeft) this.isMovingRight = false;
}
public void setMovingRight(boolean movingRight) {
this.isMovingRight = movingRight;
if (movingRight) this.isMovingLeft = false;
}
- 持续移动更新：游戏帧循环中检测长按状态，按固定步长（12像素）更新坐标，配合边界检测（左不小于0，右不超过面板宽度-勇者尺寸80）。
public void updateMove() {
if (isMovingLeft) {
x -= moveStep;
if (x < 0) x = 0;
}
if (isMovingRight) {
x += moveStep;
if (x + size > panelWidth) x = panelWidth - size;
}
}
2.2 跳跃功能
- 跳跃触发：支持一段跳（地面）和二段跳（空中未使用），通过yVelocity控制跳跃速度，canDoubleJump限制二段跳次数。
public void jump() {
if (!isJumping) { // 一段跳（地面）
yVelocity = JUMP_POWER; // 跳跃初速度-16（降低跳跃高度）
isJumping = true;
canDoubleJump = true;
} else if (canDoubleJump) { // 二段跳（空中）
yVelocity = JUMP_POWER;
canDoubleJump = false;
}
}
- 跳跃状态更新：叠加重力（1像素/帧）实现自然下落，落地后重置状态（丝滑贴地无弹跳）。
public void updateJumpState() {
if (isJumping) {
y += yVelocity;
yVelocity += GRAVITY;
if (y + size >= groundY) { // 落地判断
y = groundY - size;
yVelocity = 0;
isJumping = false;
canDoubleJump = false;
}
}
}
2.3 技能释放功能
- 一技能（Z键）：初始解锁，固定20点伤害，调用useSkill1()返回伤害值。
- 二技能（X键）：击杀1只怪物解锁，固定40点伤害，未解锁时提示并返回0伤害。
3. 怪物核心功能（移动、攻击、碰撞检测）
3.1 随机移动功能
- 遍历存活且未攻击的怪物，随机生成0（左移）或1（右移）方向，按固定步长4像素移动，配合边界检测（左不小于0，右不超过面板宽度-80）。
Random random = new Random();
for (Monster monster : monsters) {
if (!monster.isAlive() || monster.isAttacking()) continue;
int moveDir = random.nextInt(2);
int moveStep = 4;
if (moveDir == 0) {
monster.setX(Math.max(0, monster.getX() - moveStep));
} else {
monster.setX(Math.min(PANEL_WIDTH - 80, monster.getX() + moveStep));
}
}
3.2 碰撞检测功能
- 基于Java AWT的Rectangle类实现轴对齐矩形包围盒（AABB）碰撞检测，将角色简化为规则矩形，调用intersects()方法判断是否重叠。
public boolean isCollideWith(Hero hero) {
if (!isAlive) return false;
return new Rectangle(x, y, size, size).intersects(
new Rectangle(hero.getX(), hero.getY(), hero.getSize(), hero.getSize())
);
}
- 勇者与血瓶的拾取检测逻辑同理，通过isPickedBy()方法实现。
3.3 攻击功能
- 怪物与勇者碰撞后，标记为攻击状态，通过攻击定时器（0.5秒间隔）触发攻击，勇者扣除15点伤害。
4. 游戏面板与可视化开发
4.1 游戏面板搭建
- 继承JPanel类，设置面板尺寸（适配背景图）、焦点状态（支持按键监听）、绝对布局（组件精准定位）。
- 初始化重启按钮（默认隐藏，失败时显示）、游戏对象（勇者、怪物、血瓶列表）、键盘监听器与定时器。
4.2 可视化绘制
- 分层绘制顺序：背景→道具（血瓶）→怪物→勇者→血条→文字提示，避免元素遮挡。
- 角色绘制：优先加载图片（hero.png/monster.png），加载失败则用蓝色（勇者）、红色（怪物）方块兜底；血条采用双层叠加（背景条+当前血量条），随血量动态调整宽度。
- 游戏结果绘制：胜利/失败时显示半透明遮罩，居中展示结果文字（胜利绿色、失败红色），失败时额外显示重启提示。
5. 游戏帧循环与状态控制
5.1 帧循环机制
- 基于Swing Timer实现60FPS（16ms/帧）帧更新，同步执行：勇者移动与跳跃状态更新→怪物随机移动→碰撞检测→血瓶拾取检测→游戏状态判断→画面重绘。
5.2 状态控制
- 全局状态拦截：所有核心逻辑方法首行添加gameOver/gameWin判断，游戏结束时直接返回，禁用按键交互与无效逻辑。
- 状态全量重置：重启游戏时，重建怪物列表、恢复勇者初始状态（满血、等级1、技能解锁状态重置）、清空血瓶列表，保证新游戏无旧状态残留。
五、课程设计总结及展望
5.1 总结
核心问题与解决方法
| 问题 | 解决方法 |
|---|---|
| 如何实现移动时的丝滑效果 | 通过“记录按键长按状态+定时器循环检测”，将单次按键事件转为持续状态，按固定步长更新坐标，避免卡顿；左右移动互斥，提升操作合理性。 |
| 如何实现移动物体的碰撞检测 | 采用矩形包围盒（AABB）算法，用对象坐标和尺寸创建矩形，调用Rectangle的intersects()方法判断是否重叠，简化计算、提升效率。 |
| 如何实现键盘与游戏的交互 | 利用Swing的KeyListener接口和KeyAdapter适配器，监听按键按下/松开事件，关联移动、跳跃、技能释放逻辑，游戏结束时禁用交互。 |
| 如何避免游戏状态混乱 | 帧更新中按“碰撞检测→状态变更→交互执行”固定顺序处理逻辑；游戏结束时停止所有定时器，重启时全量重置状态变量。 |
核心功能亮点
- 勇者跳跃系统：支持一段跳+二段跳，调整跳跃初速度（-16）降低高度，叠加重力实现自然下落，落地丝滑贴地无弹跳，操作手感贴合预期。
- 角色状态可视化：血条采用双层叠加设计，随血量动态调整宽度，布局在角色上方不遮挡主体，直观展示存活状态。
- 交互逻辑严谨：血瓶拾取后标记为不可用，避免重复拾取；怪物死亡后停止移动与攻击，触发血瓶掉落，流程闭环。
5.2 展望
目前游戏已实现核心玩法，但仍有优化空间：
- 视觉体验优化：添加角色动作动画（行走、攻击、跳跃帧动画）、技能特效与音效，提升沉浸感；优化背景动态效果（如滚动背景）。
- 玩法扩展：丰富技能体系（如技能冷却、范围伤害），增加怪物种类（不同血量、攻击力、移动速度），设计关卡进度机制。
- 功能完善：优化AI逻辑（怪物追击勇者而非随机移动），增加计分系统与排行榜，支持游戏存档与读档功能。
六、课程设计感想
本次《勇者踪迹》2D游戏开发课程设计，让我们在实践中深度巩固了Java Swing/AWT图形编程、面向对象设计等核心知识，也深刻体会到软件开发的系统性与细节重要性。
开发过程中，“丝滑操作”的实现让我们印象深刻：从最初的按键卡顿，到通过“长按状态跟踪+帧循环更新”解决问题，再到调整跳跃参数与重力模拟自然下落，让我们明白用户体验的提升往往源于细节的反复打磨。碰撞检测的统一设计则让我们体会到“模块化复用”的优势，用矩形包围盒算法统一处理所有交互场景，既简化了逻辑，又降低了维护成本。
面向对象设计的落地过程让我们对“高内聚、低耦合”有了更直观的理解：将勇者、怪物、血瓶等封装为独立类，通过明确的接口交互，让后续功能扩展（如新增怪物类型、技能）变得简单高效。同时，调试过程中遇到的状态混乱、元素遮挡等问题，也让我们学会了用“逻辑拆解+日志排查”的方式解决问题，培养了系统化的思维能力。
虽然游戏目前仍有视觉效果、玩法丰富度等方面的提升空间，但这段从需求分析、设计、编码到测试优化的完整流程，让我们不仅提升了技术实操能力，更培养了耐心、细心与解决问题的勇气。这些经历将成为我们后续编程学习与开发实践的宝贵财富，激励我们不断探索、持续进步。
参考文献
Oracle 官方文档. Java AWT and Swing Tutorial [EB/OL]. https://docs.oracle.com/javase/tutorial/uiswing/
浙公网安备 33010602011771号