动画 - 《ZetCode 中文系列教程》

动画
Swing 计时器
实用计时器
线程

原文： https://zetcode.com/tutorials/javagamestutorial/animation/

在 Java 2D 游戏教程的这一部分中，我们将使用动画。

动画

动画是图像序列的快速显示，会产生运动的错觉。我们将为董事会上的星星设置动画。我们将以三种基本方式实现这一运动。我们将使用 Swing 计时器，标准工具计时器和线程。

动画是游戏编程中的一个复杂主题。 Java 游戏有望在具有不同硬件规格的多种操作系统上运行。线程提供了最准确的计时解决方案。但是，对于我们简单的 2D 游戏，其他两个选项也可以是一个选项。

Swing 计时器

在第一个示例中，我们将使用 Swing 计时器来创建动画。这是在 Java 游戏中为对象设置动画的最简单但最无效的方法。

SwingTimerEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.EventQueue;
import javax.swing.JFrame;
public class SwingTimerEx extends JFrame {
    public SwingTimerEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Board());
        setResizable(false);
        pack();
        setTitle("Star");
        setLocationRelativeTo(null);        
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(() -> {
            SwingTimerEx ex = new SwingTimerEx();
            ex.setVisible(true);
        });
    }
}

这是代码示例的主要类。

setResizable(false);
pack();

setResizable()设置是否可以调整帧大小。 pack()方法使此窗口的大小适合其子级的首选大小和布局。请注意，这两种方法的调用顺序很重要。（setResizable()在某些平台上更改了帧的插入；在pack()方法之后调用此方法可能会导致错误的结果-星号不会精确地进入窗口的右下边界。）

Board.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Image;
import java.awt.Toolkit;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.Timer;
public class Board extends JPanel
        implements ActionListener {
    private final int B_WIDTH = 350;
    private final int B_HEIGHT = 350;
    private final int INITIAL_X = -40;
    private final int INITIAL_Y = -40;
    private final int DELAY = 25;
    private Image star;
    private Timer timer;
    private int x, y;
    public Board() {
        initBoard();
    }
    private void loadImage() {
        ImageIcon ii = new ImageIcon("src/resources/star.png");
        star = ii.getImage();
    }
    private void initBoard() {
        setBackground(Color.BLACK);
        setPreferredSize(new Dimension(B_WIDTH, B_HEIGHT));
        loadImage();
        x = INITIAL_X;
        y = INITIAL_Y;
        timer = new Timer(DELAY, this);
        timer.start();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        drawStar(g);
    }
    private void drawStar(Graphics g) {
        g.drawImage(star, x, y, this);
        Toolkit.getDefaultToolkit().sync();
    }
    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        x += 1;
        y += 1;
        if (y > B_HEIGHT) {
            y = INITIAL_Y;
            x = INITIAL_X;
        }
        repaint();
    }
}

在Board类中，我们将星星从左上角移到右下角。

private final int B_WIDTH = 350;
private final int B_HEIGHT = 350;
private final int INITIAL_X = -40;
private final int INITIAL_Y = -40;
private final int DELAY = 25;

定义了五个常数。前两个常数是板的宽度和高度。第三和第四是星星的初始坐标。最后一个确定动画的速度。

private void loadImage() {
    ImageIcon ii = new ImageIcon("src/resources/star.png");
    star = ii.getImage();
}

在loadImage()方法中，我们创建ImageIcon类的实例。该图像位于项目目录中。 getImage()方法将从此类返回Image对象。该对象将绘制在板上。

timer = new Timer(DELAY, this);
timer.start();

在这里，我们创建一个 Swing Timer类，并调用其start()方法。计时器每DELAY毫秒就会调用一次actionPerformed()方法。为了使用actionPerformed()方法，我们必须实现ActionListener接口。

@Override
public void paintComponent(Graphics g) {
    super.paintComponent(g);
    drawStar(g);
}

自定义绘画是通过paintComponent()方法完成的。请注意，我们还调用其父级的paintComponent()方法。实际绘画将委托给drawStar()方法。

private void drawStar(Graphics g) {
    g.drawImage(star, x, y, this);
    Toolkit.getDefaultToolkit().sync();
}

在drawStar()方法中，我们使用drawImage()方法在窗口上绘制图像。 Toolkit.getDefaultToolkit().sync()在缓冲图形事件的系统上同步绘画。没有这条线，动画在 Linux 上可能会不流畅。

@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
    x += 1;
    y += 1;
    if (y > B_HEIGHT) {
        y = INITIAL_Y;
        x = INITIAL_X;
    }
    repaint();
}

计时器反复调用actionPerformed()方法。在方法内部，我们增加星形对象的 x 和 y 值。然后我们调用repaint()方法，这将导致paintComponent()被调用。这样，我们可以定期重绘Board从而制作动画。

动画 - 图1

图：星星

实用计时器

这与以前的方法非常相似。我们使用java.util.Timer代替javax.Swing.Timer。对于 Java Swing 游戏，这种方式更为准确。

UtilityTimerEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.EventQueue;
import javax.swing.JFrame;
public class UtilityTimerEx extends JFrame {
    public UtilityTimerEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Board());
        setResizable(false);
        pack();
        setTitle("Star");
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(() -> {
            JFrame ex = new UtilityTimerEx();
            ex.setVisible(true);
        });
    }
}

这是主要的类。

Board.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Image;
import java.awt.Toolkit;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JPanel;
public class Board extends JPanel  {
    private final int B_WIDTH = 350;
    private final int B_HEIGHT = 350;
    private final int INITIAL_X = -40;
    private final int INITIAL_Y = -40;    
    private final int INITIAL_DELAY = 100;
    private final int PERIOD_INTERVAL = 25;
    private Image star;
    private Timer timer;
    private int x, y;
    public Board() {
        initBoard();        
    }
    private void loadImage() {
        ImageIcon ii = new ImageIcon("src/resources/star.png");
        star = ii.getImage();        
    }
    private void initBoard() {
        setBackground(Color.BLACK);
        setPreferredSize(new Dimension(B_WIDTH, B_HEIGHT));
        loadImage();
        x = INITIAL_X;
        y = INITIAL_Y;
        timer = new Timer();
        timer.scheduleAtFixedRate(new ScheduleTask(), 
                INITIAL_DELAY, PERIOD_INTERVAL);        
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        drawStar(g);
    }
    private void drawStar(Graphics g) {
        g.drawImage(star, x, y, this);
        Toolkit.getDefaultToolkit().sync();
    }
    private class ScheduleTask extends TimerTask {
        @Override
        public void run() {
            x += 1;
            y += 1;
            if (y > B_HEIGHT) {
                y = INITIAL_Y;
                x = INITIAL_X;
            }
            repaint();
        }
    }
}

在此示例中，计时器将定期调用ScheduleTask类的run()方法。

timer = new Timer();
timer.scheduleAtFixedRate(new ScheduleTask(), 
        INITIAL_DELAY, PERIOD_INTERVAL);

在这里，我们创建一个计时器并按特定的时间间隔安排任务。有一个初始延迟。

@Override
public void run() {
    ...
}

计时器每 10 毫秒将调用此run()方法。

线程

使用线程对对象进行动画处理是最有效，最准确的动画处理方式。

ThreadAnimationEx.java

package com.zetcode;
import java.awt.EventQueue;
import javax.swing.JFrame;
public class ThreadAnimationEx extends JFrame {
    public ThreadAnimationEx() {
        initUI();
    }
    private void initUI() {
        add(new Board());
        setResizable(false);
        pack();
        setTitle("Star");    
        setLocationRelativeTo(null);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);        
    }
    public static void main(String[] args) {
        EventQueue.invokeLater(() -> {
            JFrame ex = new ThreadAnimationEx();
            ex.setVisible(true);
        });
    }
}

This is the main class.

Board.java

package com.zetcode;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Image;
import java.awt.Toolkit;
import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JOptionPane;
import javax.swing.JPanel;
public class Board extends JPanel
        implements Runnable {
    private final int B_WIDTH = 350;
    private final int B_HEIGHT = 350;
    private final int INITIAL_X = -40;
    private final int INITIAL_Y = -40;
    private final int DELAY = 25;
    private Image star;
    private Thread animator;
    private int x, y;
    public Board() {
        initBoard();
    }
    private void loadImage() {
        ImageIcon ii = new ImageIcon("src/resources/star.png");
        star = ii.getImage();
    }
    private void initBoard() {
        setBackground(Color.BLACK);
        setPreferredSize(new Dimension(B_WIDTH, B_HEIGHT));
        loadImage();
        x = INITIAL_X;
        y = INITIAL_Y;
    }
    @Override
    public void addNotify() {
        super.addNotify();
        animator = new Thread(this);
        animator.start();
    }
    @Override
    public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        drawStar(g);
    }
    private void drawStar(Graphics g) {
        g.drawImage(star, x, y, this);
        Toolkit.getDefaultToolkit().sync();
    }
    private void cycle() {
        x += 1;
        y += 1;
        if (y > B_HEIGHT) {
            y = INITIAL_Y;
            x = INITIAL_X;
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        long beforeTime, timeDiff, sleep;
        beforeTime = System.currentTimeMillis();
        while (true) {
            cycle();
            repaint();
            timeDiff = System.currentTimeMillis() - beforeTime;
            sleep = DELAY - timeDiff;
            if (sleep < 0) {
                sleep = 2;
            }
            try {
                Thread.sleep(sleep);
            } catch (InterruptedException e) {
                String msg = String.format("Thread interrupted: %s", e.getMessage());
                JOptionPane.showMessageDialog(this, msg, "Error", 
                    JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
            }
            beforeTime = System.currentTimeMillis();
        }
    }
}

在前面的示例中，我们以特定的间隔执行任务。在此示例中，动画将在线程内进行。 run()方法仅被调用一次。这就是为什么我们在方法中有一个while循环的原因。从该方法中，我们称为cycle()和repaint()方法。

@Override
public void addNotify() {
    super.addNotify();
    animator = new Thread(this);
    animator.start();
}

在将我们的JPanel添加到JFrame组件后，将调用addNotify()方法。此方法通常用于各种初始化任务。

我们希望我们的游戏以恒定的速度平稳运行。因此，我们计算系统时间。

timeDiff = System.currentTimeMillis() - beforeTime;
sleep = DELAY - timeDiff;

cycle()和repaint()方法可能在不同的while周期中花费不同的时间。我们计算两种方法的运行时间，并将其从DELAY常数中减去。这样，我们要确保每个while周期都在恒定时间运行。在我们的情况下，每个周期为DELAY ms。

Java 2D 游戏教程的这一部分涵盖了动画。