《计算机网络系统实践》报告详解.docx

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《计算机网络系统实践》报告详解

《计算机网络系统实践》报告

2015年09月

基于Java的网络版坦克大战游戏设计

1、设计要求

1.1设计目的

（1）熟悉开发工具（JAVA）的基本操作；

（2）掌握windows/Linux应用程序的编写过程；

（3）对于Socket编程建立初步的概念。

1.2设计要求

（1）熟悉SocketAPI主要函数的使用；

（2）掌握相应开发工具对SocketAPI的封装；

（3）设计并实现一对一网络版小游戏，如：

Tic-Tac-Toe、五子棋等。

我选择了网络版坦克大战的设计。

2、开发环境与工具

2.1编程语言：

JAVA

Java语言是一种跨平台，适合于分布式计算环境的面向对象编程语言。

JAVA现在主要用在WEB开发，手机游戏及一些平台游戏的开发，因为它具有很好的跨平台性，在手机等各种电子产品上应用非常广泛。

2.2运行环境：

JDK1.6

2.3开发工具：

MyEclipse10

MyEclipse，是在eclipse基础上加上自己的插件开发而成的功能强大的企业级集成开发环境，主要用于Java、JavaEE以及移动应用的开发。

MyEclipse的功能非常强大，支持也十分广泛，尤其是对各种开源产品的支持相当不错。

2.4网络建立：

socket

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。

作为BSDUNIX的进程通信机制，取后一种意思。

通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。

在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。

每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。

Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。

一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。

客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。

3、设计原理

联机通信机制

网络编程，简单地理解就是两台计算机相互通信。

其基本模型就是客户机/服务器模型，也就是通信双方中的一方必须提供一个固定的位置，而另一方只需要知道这个固定的位置，并且建立两者之间的联系，然后完成数据交换。

这里提供固定位置的一方通常称为服务器，而建立联系的一方称为客户端。

Socket（中文意思为插座），基于客户机/服务器的Soctet通信模式如图3.1所示：

图3.1基于客户机/服务器的Soctet通信模式图

当客户程序需要与服务器程序通讯的时候，客户程序在客户机创建一个socket对象，Socket类有几个构造函数。

两个常用的构造函数是Socket（InetAddressaddr,intport）和Socket（Stringhost,intport），两个构造函数都创建了一个基于Socket的连接服务器端流套接字的流套接字。

两个函数都通过参数port获得服务器的端口号。

假设已经建立连接了，网络API将在客户端基于Socket的流套接字中捆绑客户程序的IP地址和任意一个端口号，否则两个函数都会抛出一个IOException对象。

如果创建了一个Socket对象，那么它可能通过调用Socket的getInputStream（）方法从服务程序获得输入流读传送来的信息，也可能通过调用Socket的getOutputStream（）方法获得输出流来发送消息。

在读写活动完成之后，客户程序调用close（）方法关闭流和流套接字。

四、系统功能描述及软件模块划分

4.1系统功能描述

4.1.1单机版人机对战

A）玩家通过上、下、左、右键来控制坦克的八个方向：

上、下、左、右、左上、右上、左下、右下；

B）出现十个敌方坦克，自由运动并发射炮弹；

C）玩家通过“control”键发射炮弹；

D）打中敌方或被敌方打中，死亡；

E）碰撞时死亡。

4.1.2网络对战模式

在人机在人机对战模式中实现功能基础上，增加以下功能实现网络对战功能：

A）添加网络功能，使两台或者多台不同计算机的玩家通过一定的网络连接，加入到游戏中；

B）能够自动分组选择阵营，一红一篮双方交替进入游戏，填写自己的游戏信息，各个玩家之间实现网络对战功能，并且同是一方的坦克不能相互攻击；

C）玩家ID是自动分配的，采用递加的模式。

4.1.3总体功能设计

坦克大战游戏主要实现玩家参加游戏的整个流程，整个网络版坦克大战游戏流程图如图4.1所示：

图4.1网络坦克大战游戏流程

4.2软件模块划分

4.2.1TankClient类基本功能分析

TankClient类是整个系统的核心部分，它承担整个系统的所有可实现功能的调度工作。

是整个游戏运行的场所。

TankClient类设计流程图如图4.2所示：

图4.2TankClient类设计流程

TankClient类是主类，通过调用其他类中封装的方法来使整个系统运行起来，下面显示TankClient与各个类之间的关系如图4.3所示：

图4.3游戏系统类关联图

4.2.2Tank类基本功能分析

Tank类中，封装了一些变量属性，包括坦克自己的大小（WIDTH,HRIGHT），运动速度（SPRRD_X：

在x轴方向的速度；SPEED_Y：

在Y轴方向的速度）、生命值控制（life）、坦克编号（id）、坦克名（name）、方向控制（dir）、生死控制（live）等。

Tank类中没有main函数，不是主类,它当中只封装一些变量属性和静态方法，被TankClient类调用来实现坦克的一系列动作。

Tank类中的主要方法罗列如下：

（1）getRect（）方法

publicRectanglegetRect（）{

returnnewRectangle（x,y,this.WIDTH,this.HEIGHT）；

}

Rectangle类是碰撞检测的辅助类，通过得到子弹的x，y坐标和宽高度，检测两个矩形是否碰撞（相交）；

（2）draw（）方法：

负责将所有的活动在屏幕上画出来；

（3）move（）方法：

主要负责控制坦克的移动，包括8个方向（左，左上，上，右上，右，右下，下，左下）的控制以及给坦克一个移动的速度；

（4）keyPressed（）方法：

设定使用键盘的“↑”“↓”“←”“→”键控制坦克移动；

（5）keyReleased（）方法：

处理按键抬起事件，抬起“CTRL”键时，发射炮弹并加入新炮弹，能够逐一发射每一发炮弹、抬起“A”键可以发射超级炮弹等功能；

（6）locationDirection（）方法：

定义了炮筒方向，可以向八个方向发射炮弹；

（7）fire（）方法：

处理发送子弹的方法；

（8）bumpWithWall（）方法：

主要负责处理坦克撞墙事件；

（9）bumpWithTank（）方法：

主要到负责处理坦克和坦克相撞事件；

4.2.3Missile类基本功能分析

Misslile（子弹）类和Tank类一样，只封装一些变量属性和静态方法，主要变量包括：

子弹自己的大小（WIDTH,HRIGHT），运动速度（SPRRD_X：

在x轴方向的速度；SPEED_Y：

在Y轴方向的速度）、子弹标示（ID）、所属坦克的id号（TankId用于网络版）等。

Misslie类持有一个TankClient类（大管家）的引用tc，TankClient类要执行发射炮弹操作时调用Missile类中的方法。

Misslie类中的主要方法如下：

（1）draw（）方法：

负责画出子弹的所有活动；

（2）move（）方法：

先判断方向再移动，并给它一定的移动速度；

（3）getRect（）方法：

负责取得子弹的外切方形，为碰撞检测做准备；

（4）hitTan（）方法：

检测子弹是否撞到坦克，若撞到返回true，否则返回false；

（5）hitTanks（）方法：

检测是否撞到一系列坦克中的一个；

（6）hitWall（）方法：

检测子弹和墙是否相撞。

4.2.4Explode类基本功能分析

Explode（爆炸）类也是一个只封装自己的变量和方法的外部包装类，没有main方法，供TankClient主类需要时调用它的draw（）方法，当子弹击中坦克时需要产生爆炸。

4.2.5服务器类基本功能分析

TankServer（服务器）类主要负责在网络对战游戏时维护各个在线玩家的基本信息，并动态的维护玩家列表。

联机模式下类关系图如图4.4所示：

4.4联机模式类关联图

4.2.6信息传送类基本功能分析

信息传送类就是用来封装客户端和服务器端的交互信息。

将网络中传递的众多信息封装成可序列化的类，将会使程序有很好的可扩展性。

五、设计步骤

5.1单机版的坦克大战游戏（人机对战）

5.1.1主程序：

TankClient

代码如下：

publicclassTankClientextendsFrame{

privatestaticfinallongserialVersionUID=5865157849989504064L;

publicstaticfinalintGAME_WIDTH=800;

publicstaticfinalintGAME_HEIGHT=600;

publicstaticint[]SCORE={0,0,0};

Randomr=newRandom（）;

TankmyTank1=newTank（750,550,Tank.Direction.STOP,this,1）;

TankmyTank2=newTank（50,550,Tank.Direction.STOP,this,2）;

Wallw1=newWall（200,100,200,10,this）;

Wallw2=newWall（200,100,10,200,this）;

Wallw3=newWall（200,300,200,10,this）;

Wallw4=newWall（400,300,10,200,this）;

Wallw5=newWall（200,490,200,10,this）;

Wallw6=newWall（500,100,10,400,this）;

Wallw7=newWall（500,490,200,10,this）;

Bloodb=newBlood（）;

Listmissiles=newArrayList（）;

Listexplodes=newArrayList（）;

ImageoffScreenImage=null;//定义背后的虚拟图片

publicvoidpaint（Graphicsg）{

//g.drawString（"MissilesCount:

"+missiles.size（）,10,50）;

//g.drawString（"ExplodesCount:

"+explodes.size（）,10,70）;

//g.drawString（"TanksCount:

"+tanks.size（）,10,90）;

g.setColor（Color.orange）;

g.drawString（"P1P2",10,40）;

g.drawString（"LC:

发射一枚普通的子弹。

",10,60）;

g.drawString（"KV:

九个方向的超级炮弹。

",10,80）;

g.drawString（"JB:

埋下一颗地雷等他踩.",10,100）;

g.drawString（"F2F3:

购买一辆全新的坦克。

",10,140）;

g.drawString（"P1的剩余坦克数:

"+myTank1.getLives（）,600,50）;

g.drawString（"P2的剩余坦克数:

"+myTank2.getLives（）,600,70）;

g.drawString（"P1的分数:

"+SCORE[1],600,90）;

g.drawString（"P2的分数:

"+SCORE[2],600,110）;

g.drawString（"剩余的坦克波数:

"+Tank.win,600,130）;

myTank1.collidesWithWall（w1）;

myTank2.collidesWithWall（w2）;

myTank1.collidesWithWall（w3）;

myTank2.collidesWithWall（w4）;

myTank1.collidesWithWall（w5）;

myTank2.collidesWithWall（w6）;

myTank1.collidesWithWall（w7）;

myTank2.collidesWithTank（myTank1）;

myTank1.collidesWithTank（myTank2）;

for（inti=0;i

Missilem=missiles.get（i）;

m.hitTank（myTank1）;

m.hitTank（myTank2）;

m.hitWall（w1）;

m.hitWall（w2）;

m.hitWall（w3）;

m.hitWall（w4）;

m.hitWall（w5）;

m.hitWall（w6）;

m.hitWall（w7）;

m.draw（g）;

}

for（inti=0;i

Explodee=explodes.get（i）;

e.draw（g）;

}

myTank1.draw（g）;

myTank2.draw（g）;

w1.draw（g）;

w2.draw（g）;

w3.draw（g）;

w4.draw（g）;

w5.draw（g）;

w6.draw（g）;

w7.draw（g）;

if（myTank1.getLife（）<40||myTank2.getLife（）<40）{

myTank1.eat（b）;

myTank2.eat（b）;

b.draw（g）;

}

}

//用update截住paint

publicvoidupdate（Graphicsg）{

if（offScreenImage==null）{

offScreenImage=this.createImage（GAME_WIDTH,GAME_HEIGHT）;

}

GraphicsgOffScreen=offScreenImage.getGraphics（）;

Colorc=gOffScreen.getColor（）;

gOffScreen.setColor（Color.black）;

gOffScreen.fillRect（0,0,GAME_WIDTH,GAME_HEIGHT）;

gOffScreen.setColor（c）;

paint（gOffScreen）;

g.drawImage（offScreenImage,0,0,null）;

}

publicvoidlaunchFrame（）{

this.setLocation（200,80）;

this.setSize（GAME_WIDTH,GAME_HEIGHT）;

this.setTitle（"TankWar----WrittenBySmall_Light"）;

this.addWindowListener（newWindowAdapter（）{

publicvoidwindowClosing（WindowEvente）{

System.exit（0）;

}

}）;

this.setBackground（Color.black）;

this.setResizable（false）;//不可以调整窗口大小

this.addKeyListener（newKeyMonitor（））;

this.setVisible（true）;

newThread（newPaintThread（））.start（）;

}

//主函数

publicstaticvoidmain（String[]args）{

TankClienttc=newTankClient（）;

tc.launchFrame（）;

}

//多线程，画图

privateclassPaintThreadimplementsRunnable{

publicvoidrun（）{

while（true）{

repaint（）;

try{

Thread.sleep（40）;

}catch（InterruptedExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

}

}

5.1.2信息传输TankNewMsg（TankMoveMsg和TankDeadMsg与此模块基本相同，暂不贴出了）

代码如下：

/**

*代表坦克诞生的消息类@authormashibing

*/

publicclassTankNewMsgimplementsMsg{

intmsgType=Msg.TANK_NEW_MSG;

Tanktank;

TankClienttc;

/**

*根据tank的信息构建消息

*@paramtank

*/

publicTankNewMsg（Tanktank）{

this.tank=tank;

}

/**

*根据消息产生的场所构建新的消息

*@paramtc

*/

publicTankNewMsg（TankClienttc）{

this.tc=tc;

}

/**

*发送相关的消息

*@paramds通过该socket发送数据

*@paramIP数据的目标IP

*@paramudpPort数据的目标端口

*/

publicvoidsend（DatagramSocketds,StringIP,intudpPort）{

ByteArrayOutputStreambaos=newByteArrayOutputStream（）;

DataOutputStreamdos=newDataOutputStream（baos）;

try{

dos.writeInt（msgType）;

dos.writeInt（tank.id）;

dos.writeInt（tank.x）;

dos.writeInt（tank.y）;

dos.writeInt（tank.dir.ordinal（））;

dos.writeBoolean（tank.good）;

}catch（IOExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

byte[]buf=baos.toByteArray（）;

try{

DatagramPacketdp=newDatagramPacket（buf,buf.length,

newInetSocketAddress（IP,udpPort））;

ds.send（dp）;

}catch（SocketExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}catch（IOExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

}

/**

*分析接收到的消息数据

*@paramdis接收到的消息数据的输入流

*/

publicvoidparse（DataInputStreamdis）{

try{

intid=dis.readInt（）;

if（tc.myTank.id==id）{

return;

}

intx=dis.readInt（）;

inty=dis.readInt（）;

Dirdir=Dir.values（）[dis.readInt（）];

booleangood=dis.readBoolean（）;

//System.out.println（"id:

"+id+"-x:

"+x+"-y:

"+y+"-dir:

"+

//dir+"-good:

"+good）;

booleanexist=false;

for（inti=0;i

Tankt=tc.tanks.get（i）;

if（t.id==id）{

exist=true;

break;

}

}

if（!

exist）{

TankNewMsgtnMsg=newTankNewMsg（tc.myTank）;

tc.nc.send（tnMsg）;

Tankt=newTank（x,y,good,dir,tc）;

t.id=id;

tc.tanks.add（t）;

}

}catch（IOExceptione）{

e.printStackTrace（）;

}

}

}

5.1.3爆炸explode

代码如下：

publicvoiddraw（Graphicsg）{

if（!

live）{

tc.explodes.remove（this）;

return;

}

Colorc=