Java面向对象程序设计 课件 项目8 飞机大战游戏

项目8飞机大战游戏学习目标知识技能目标：掌握接口的定义；掌握类实现接口的方法；掌握继承和多态的方法；能用两种方式创建线程的方法；职业素养目标：具备较强的职业道德和责任心，提高代码审查和质量控制的能力具备软件产品零BUG的质量意识，提升代码质量和程序性能课证融通学习内容与“大数据应用开发（Java）”职业技能等级标准（初级）对应关系工作任务职业技能要求1.3面向对象代码编写（初级）1.3.2能熟练运用继承和多态机制编写复用度高的Java代码；1.3.3能熟练运用接口机制设计灵活的Java程序；1.2Java高级机制编程（中级）1.2.3能运用Java异常处理机制编写更健壮的Java程序；1.2.5能运用Java8的新特性完成函数式编程，提升编程效率。2.2多线程并发优势应用2.2.1能熟练使用Java的多线程API创建线程类；任务8.1搭建系统框架1飞机大战游戏中类设计如图所示，根据类图设计，完成项目框架的搭建，包括包的定义、接口的定义。任务详解任务描述任务8.1搭建系统框架1技术准备技能点1：面向接口编程思想面向接口编程思想是指在设计软件应用时，应该先定义接口，然后再实现接口。接口定义了一组操作的规范，而实现类则负责具体实现这些操作。当需要更改某个功能的实现时，只需要修改对应的实现类，而不需要修改其他使用这个功能的代码。最终实现内部变动而不影响外部与其他实现交互。其优点是提高代码的可读性、可复用性、可维护性和可扩展性，以及降低代码之间的耦合度。面向接口编程也是面向对象编程体系中的思想精髓之一。任务8.1搭建系统框架1微课1-1Java前世今生技能点1：面向接口编程思想（1）语法：interface接口名{//常量和抽象方法}技术准备1.JDK8以前接口（2）使用说明:①接口中的抽象方法，可以不加abstract。②接口中的常量，可以不加final和static，系统默认会加上。（3）接口特性①接口不可以被实例化，接口通常作为类型来使用。②实现类必须实现接口的所有方法，否则接口的实现类定义为抽象类。③实现类可以实现多个接口，实现Java中的多重继承。④接口中的变量都是静态常量。⑤接口可以多重继承，也就是说一个接口可以有多个父接口。任务8.1搭建系统框架1技能点1：面向接口编程思想技术准备接口新特性——JDK8.0之后，接口中除了有抽象方法以外，允许有默认方法和静态方法示例代码：UsbInterface接口中有1个默认方法和一个抽象方法。publicinterfaceUsbInterface{

//模拟连接USB设备

defaultvoidpreService(){

System.out.println("USB设备已连接");}

//模拟USB设备工作

voidservice();

//模拟拔出USB设备

defaultvoidafterService(){

System.out.println("USB设备已拔出");}}（1）默认方法接口中的默认方法用default关键字修饰，并提供方法的默认实现。这一特性可以在不修改现有实现的基础上添加新的方法，增强的接口的可扩展性。任务8.1搭建系统框架1技能点1：面向接口编程思想技术准备接口新特性——JDK8.0之后，接口中除了有抽象方法以外，允许有默认方法和静态方法示例代码：在JDK8.0中，Function接口中包含static方法identity()。publicinterfaceFunction<T,R>{static<T>Function<T,T>identity(){returnt->t;}}（2)JDK8中，允许接口中包含静态方法，提供与接口相关的实用功能。JDK9.0之后，接口中允许有私有方法，私有方法只能在接口内被调用。私有方法用于辅助默认方法和静态方法的实现，隐藏实现细节，提高代码的可读性和可维护性。JDK9.0中接口新特性任务8.1搭建系统框架1技能点2：抽象类的定义（1）定义抽象方法的语法[访问控制符]abstract[返回值类型]方法名([形参列表]);（2）抽象方法的特点：①抽象方法没有方法体，没有{}，方法头后以分号结束②抽象方法必须在抽象类或者接口中，普通类中不能有抽象方法③抽象方法必须在子类中实现，除非子类也是抽象类技术准备1.抽象方法：是一种特殊的方法，它在抽象类或接口中声明。抽象方法主要用于定义子类必须实现的特定行为，但不提供这些行为的具体实现。任务8.1搭建系统框架1技能点2：抽象类的定义（1）定义抽象类的语法[访问控制符]abstractclass类名{public类名(){

//构造方法}//抽象方法publicabstractvoidabstractMethodName();//非抽象方法的定义

}技术准备2.抽象类的定义：抽象类是一种特殊的类，不能被实例化，通常用于定义一组具有共同特性的对象或作为一组子类的通用父类。抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法，但如果一个类中包含抽象方法，那么这个类就必须被声明为抽象类。（2）抽象类的特点①抽象类不能实例化②抽象类中可以有抽象方法，但不是必需的③抽象类应该被继承，不能定义成final的④抽象类的构造方法不能是private任务8.1搭建系统框架1练一练阅读下列代码，分析类的定义有没有错误？publicabstractclassPet{publicvoidprint(){//…}}

正确

原因：

；

错误

原因：

；

publicclassPet{publicabstractvoidprint();}

正确

原因：

；

错误

原因：

；

任务实施任务8.1搭建系统框架1第一步：任务分析（1）根据图8.1中的类图，写出项目所涉及的包名及类名：（2）写出接口名和接口中的抽象方法接口名：抽象方法：（3）抽象类GameObject中包含的属性和方法第二步：编写代码（1）新建一个Java项目（2）新建包（3）新建接口IGameObject（4）新建抽象类GameObject第三步：验证结果AEBCD小组协作，完成任务评价测试任务8.1搭建系统框架1评价指标评价标准分值得分创建项目正确创建Java项目10

包的创建正确定义包，包名命名准确10

接口定义正确定义接口IGameObject30

抽象类的定义正确定义抽象类GameObject30

编码规范包名、接口名、抽象类命名规范、有合理的注释20

任务8.1搭建系统框架1拓展提升——函数式接口Lambda表达式的本质是实现了一个函数式接口。函数接口也是JDK8的新特性之一，用于支持Lambda表达式。函数式接口是只有一个抽象方法的接口，可以用@FunctionalInterface注解来显式标记，当接口中多于一个抽象方法时，编译会报错。ActionListener接口和Lambda表达式是兼容的，因此添加事件监听时可以用Lambda表达式来实现。任务8.1搭建系统框架1案例：定义一个函数式接口，包含一个抽象方法say教师演示第一步：创建函数式接口//定义函数式接口@FunctionalInterfacepublicinterfaceMyInterface{//包含一个抽象方法publicvoidsay(Stringcontent);}第二步：调用接口中的方法

//创建Lambda表达式MyInterfacemi=content->System.out.println("say:"+content);//调用函数式接口的方法mi.say("Hello!FunctionInterface.");第三步：运行程序任务描述任务8.2定义接口的实现类2根据项目类图可知，GameObject类实现Image接口，子弹类Bullet，敌机类Enemy，玩家飞机类Plane都是GameObject的子类。本任务：根据类图，实现GameObject类实现IGameObject接口，并创建GameObject的三个子类。具体任务任务8.2定义接口的实现类2技能点1：创建接口的实现类语法：class子类名implements接口列表{//给出接口中所有抽象方法的}使用说明：（1）如果类实现了接口，那么它必须提供该接口中声明的所有方法的具体实现，除非这个类本身是抽象的。（2）Java中，一个类可以实现一个或者多个接口，中间用逗号分隔。技术准备类实现接口使用implements关键字，并且该类需要提供接口中所有方法的具体实现。技能点2：继承的实现任务8.2定义接口的实现类2创建子类语法： class

子类名

extends

父类{ }使用说明：(1)父类必须是已经存在的类，可以是JDK中定义的类，也可以是用户自己定义或者第三方的类。(2)Java中不支持类的多重继承，一个类只能有一个直接父类。(3)子类拥有父类所有非私有的属性和方法。(4)final修饰的类不能作为父类（不能被继承）。(5)子类也叫派生类，父类又称为基类或者超类。面向对象的三大特征是封装性、继承性和多态性。继承性是指在现有类的基础上创建子类，新增程序的功能。继承性是面向对象程序设计非常重要的特性，其好处是可以减少代码的冗余，便于系统升级和维护。技术准备任务8.2定义接口的实现类2案例：编写圆类，可以计算圆的面积和周长；编写一个圆柱体类，可以计算圆柱体的体积、底面面积和底面周长。教师演示第一步：任务分析(1)识别所用到的类：圆类（Circle）、圆柱体类（Cylinder）和测试类Test；(2)识别圆类（Circle）包含的属性和方法：(3)识别圆柱体类（Cylinder）包含的属性和成员方法第二步：编码实现（1）新建Java项目（2）新建Circle类（3）编写圆柱体类（4）编写测试类第三步：测试运行程序技能点3：多态的实现任务8.2定义接口的实现类2在面向对象程序设计理论中，多态性是面向对象程序设计的重要特征之一。多态性是指:相同的消息发送给不同类的对象，可能产生多种不同的行为。多态性分为编译时的多态性（静态多态性）和运行时的多态性（动态多态性）。静态多态性:通过方法的重载来实现，程序在编译时就清楚调用哪一个方法；动态多态性：通过方法的覆盖来实现，程序在执行过程中才清楚调用哪一个方法。技术准备任务8.2定义接口的实现类2方法重载:指在同一个类中出现多个同名的方法，要求方法特征（参数类型、参数个数、参数顺序）不完全相同。方法重载在JDK提供的类中应用特别广泛，java.io.PrintStream类中包含多个print方法，其参数类型不同。

技术准备——用重载实现静态多态性任务8.2定义接口的实现类2案例：定义一个类，满足以下要求：教师演示（1）包含编写一个方法average，该方法以两个整数为参数，并以浮点数形式返回两个整数的平均值；（2）重载average方法，使得输入参数为3个整数，然后返回这三个数的平均值；（3）重载average方法，使其返回四个参数的平均值。任务8.2定义接口的实现类2技术准备——用覆盖实现动态多态性方法覆盖时应遵循的原则有：（1）覆盖后的方法（子类中的方法）不能比被覆盖的方法（父类中的方法）有更严格的访问权限；（2）覆盖后的方法不能比被覆盖的方法产生更多的异常。方法覆盖又称为方法重写是指在子类中出现与父类的方法名、返回类型、函数特征完全相同的方法。方法覆盖的作用是：当父类中的方法不能满足需要，覆盖使得在子类中可以重新定义父类中已有的方法，从而体现出子类自己的行为。任务8.2定义接口的实现类2技术准备——用super调用父类构造方法创建子类对象会先调用父类的构造方法（默认调用父类无参构造方法），再调用子类的构造方法。也可以通过在子类构造方法中通过super()调用父类构造方法。语法：调用父类无参构造方法：

super();调用父类有参构造方法：

super([参数列表]);

使用说明：调用父类构造方法的语句只能是子类构造方法的第一条语句。子类中没有通过super调用父类构造方法，默认调用父类无参构造方法。任务8.2定义接口的实现类2练一练：阅读下列代码，分析程序存在的问题，并给出解决方案classSuperClass{

publicSuperClass(Stringstr){//有参构造方法

System.out.println("TheSuperCalssConstructorisinvoked!");}}classSubClassextendsSuperClass{

publicSubClass(){//无参构造方法

System.out.println("TheSubClassConstructorisinvoked!");}}classMainClass{

publicstaticvoidmain(String[]args){

SubClassobj=newSubClass();}}任务8.2定义接口的实现类2技术准备——动态多态性的实现实现动态多态性的步骤：第一步：编写父类第二步：编写子类，子类重写（覆盖）父类方法第三步：运行时，使用父类的类型，子类的对象任务8.2定义接口的实现类2案例：编写一个顾客类，包括ID，姓名，电话，地址，购买力，输入客户信息和输出客户信息的方法。编写一个员工类，包括ID，姓名，电话，地址，工资，输入员工信息和输出客户信息的方法。要求：增加代码的重用。教师演示任务实施任务8.2定义接口的实现类2第一步：创建接口的实现类创建IGameObject的实现类GameObject，该类为抽象类。第二步：创建GameObject类的子类（1）创建子弹类。（2）创建敌机类。（3）创建玩家飞机类。第三步：验证程序根据类图，验证包和接口的定义是否完整、准确。AEBCD小组协作，完成任务评价测试任务8.2定义接口的实现类2评价指标评价标准分值得分创建项目正确创建Java项目10

类实现接口正确定义GameObject，实现IGameObject接口10

敌机类正确定义Enemy类，继承GameObject类20

子弹类正确定义Bullet类，继承GameObject类20

玩家飞机类正确定义Plane类，继承GameObject类20

编码规范代码编写规范、有合理的注释20

拓展提升——用可变参数减少方法的重载任务8.2定义接口的实现类2要实现计算两个整数、三个整数、四个整数和五个整数的平均数，我们可以用到方法的重载，定义四个average()方法。在JDK5.0之后，可以使用方法的可变参数，将上述四个average方法用一个方法来替换。可变参数的形式：数据类型...可变参数名使用说明：（1）可变参数的本质是数组，多个参数是当做数组传递的。（2）一个方法最多只能有一个可变参数，而且必须是最后一个参数。拓展提升——用可变参数减少方法的重载任务8.2定义接口的实现类2示例代码：用可变参数实现计算两个整数、三个整数、四个整数和五个整数的平均数publicintaverage(int...nums){

intsum=0;

for(intn:nums){

sum+=n;}

returnsum/nums.length;}任务描述任务8.3创建游戏界面3本任务创建游戏界面，具体要求：(1)窗口大小500×500，点击窗体关闭按钮结束游戏(2)加载游戏背图片(3)在游戏窗口底部显示玩家飞机具体任务任务8.3创建游戏界面3技能点1：将图片文件转换成Image对象技术准备1.读取图像staticBufferedImageImageIO.read(Fileinput):从文件中读取图像staticBufferedImageImageIO.read(URLinput):从URL中读取图像2.写入图像ImageIO.write(RenderedImageim,StringformatName,Fileoutput)方法将图像写入文件。参数说明：(I)im可以是BufferedImage或其他实现了该接口的对象(2)formatName是要写入的图像格式(如"jpg”或"png")(3)output是输出文件的File对象javax.imageio.ImageIO是Java标准库中的一个类，它提供了一个简单的接口来读取、写入和创建图像。任务8.3创建游戏界面3案例：编写GameUtil类，实现将文件转换成Image教师演示第一步：任务分析实现读图像，用到javax.imageio.ImageIO类的read()方法。第二步：编码实现publicclassGameUtil{publicstaticImagegetImage(Stringpath){//读图像BufferedImageimage=null;URLurl=GameUtil.class.getClassLoader().getResource(path);try{image=ImageIO.read(url);}catch(IOExceptione){thrownewRuntimeException(e);}returnimage;}}任务8.3创建游戏界面3案例：在窗体中加载背景图片教师演示第一步：任务分析图片资源存放在Maven项目resources下,调用案例1中的类，实现读图像。第二步：编码实现

关键技术：在JFrame中显示图片，可以重写paint(Graphicsg)方法，调用Graphics类中的drawImage()方法实现（1）新建一个Maven项目，在resources下新建images文件夹，将背景图片存放到该文件夹中。（2）新建GameWindow，继承自JFrame（3）在Main类中，创建GameWindow对象第三步：运行程序任务实施任务8.3创建游戏界面3第一步：任务分析在任务8.2的基础上，编写GameUtil类用于实现读取图像文件，编写GameWindow类，用于显示飞机大战游戏界面。GameWindow类实现显示主界面，初始化玩家飞机，在主界面显示背景图片和玩家飞机。第二步：编码实现(1)打开任务8.2的项目。(2)新建GameWindow类，继承自JFrame,根据提示，完善代码。(3)在main方法中创建GameWindow的对象第三步：运行程序AEBCD小组协作，完成任务评价测试任务8.3创建游戏界面3评价指标评价标准分值得分创建项目正确创建Java项目10

显示背景图片正确在窗体中显示背景图片20

窗体显示窗体居中、大小500*500、大小不可变20

显示玩家飞机正确显示玩家飞机30

编码规范变量命名规范、有合理的注释20

拓展提升——日志处理任务8.3创建游戏界面31.输出日志信息java.util.logging.Logger类提供了输出日志信息的方法2.日志级别java.util.logging.Level类定义了一组可用于控制日志输出的标准日志记录级别。按照级别从高到低分别是：Level.SEVERE:表示严重故障的消息级别;Level.WARNING:表示潜在问题的消息级别;Level.INFO:表示信息性消息的消息级别;Level.CONFIG:表示静态配置消息的消息级别;Level.FINE:提供跟踪信息的消息级别;Level.FINER:表示想当详细的跟踪消息;Level.FINEST:表示高度详细的跟踪信息;3.关闭日志Logger.getGlobal().setLevel(Level.OFF);可实现不输出日志信息。任务描述任务8.4用线程实现显示游戏元素3在任务8.3中，完成了飞机大战游戏主界面构建，接下来用线程实现在游戏中同时加载玩家飞机、敌机和子弹。具体任务：（1）创建一个子弹线程，用于管理玩家发射的子弹（2）创建一个敌机线程，用于管理敌机（3）创建一个线程，用于每个50毫秒刷新游戏界面（4）创建一个倒计时线程，用于记录游戏时间具体任务任务8.4用线程实现显示游戏元素3技能点1：线程及生命周期1.进程和线程线程又称为“轻量级”的进程。一个进程中可以有一个或者多个线程，如果进程中只有一个线程，是单线程程序，如果进程中有多个线程为多线程程序。2.线程的生命周期（1）新建状态（2）可运行状态（3）运行状态（4）不可运行状态（阻塞、睡眠等）（5）死亡状态技术准备任务8.4用线程实现显示游戏元素3技能点2：用继承Thread类方式创建线程（1）常用构造方法Thread():创建一个新的线程对象。Thread(Runnabletarget):创建一个新的线程对象，用于执行Runnable对象的任务。（2）常用方法start():启动线程，线程进入就绪状态。run():线程执行的主体，当CPU空闲时，从就绪队列中取优先级最高的线程，执行run()方法，此时，线程进入运行状态。interrupt()：中断线程wait():让线程进入等待状态sleep(longs):线程进入睡眠状态，参数的单位是毫秒setPriority(intpriority):设置线程的优先级技术准备1.通过继承Thread类任务8.4用线程实现显示游戏元素3技术准备技能点2：用继承Thread类方式创建线程示例代码：创建线程类classMyThreadextendsThread{

//线程要完成的任务publicvoidrun(){}}启动线程：

MyThreadthread=newMyThread();thread.start();任务8.4用线程实现显示游戏元素3案例：在窗体显示以“yyyy-MM-ddhh:mm:ss”格式动态显示系统时间教师演示第一步：任务分析（1）创建Thread类的子类TimeThread，用于动态显示系统时间（2）按照指定格式显示系统日期和时间，用到SimpleDateFormat类，对系统当前时间进行格式化（3）动态显示时间，用到无限循环，避免时间不停刷新，可通过Thread.sleep(1000);让线程睡眠1秒钟第二步：编码实现（1）新建一个Java项目（2）新建MainForm类，包含JPanel,JLabel等组件（3）在MainForm类中新建一个内部类TimeThread，用于显示系统时间（4）在MainForm类构造方法中，创建TimeThread类的对象，并启动start()方法（5）在main方法中创建MainForm类的对象第三步：运行程序技能点3：用实现Runnable接口创建线程任务8.4用线程实现显示游戏元素3Java中类不支持多重继承，因此，当线程类已经有父类的情况，可通过实现Runnable接口创建线程类。技术准备第二步：动线程第一步：创建一个类，实现Runnable接口0201实现Runnable接口创建线程的步骤classMyThreadimplementsRunnable{publicvoidrun(){//线程要完成的任务}}MyThreadth=newMyThread();newThread(th).start();任务8.4用线程实现显示游戏元素3案例：为避免沉迷游戏，为游戏窗口主界面添加倒计时提醒教师演示第一步：任务分析GameWindow类已经继承了JFrame类，只能通过实现Runnable接口创建线程实现倒计时。在游戏主界面显示倒计时，20分钟后游戏结束。倒计时格式：“倒计时:XX分钟XX秒”第二步：编码实现（1）打开任务8.2的项目（2）修改GameWindow类，实现Runnable接口，重写run()方法第三步：运行程序任务实施任务8.4用线程实现显示游戏元素3第一步：任务分析根据任务描述，本任务涉及到多个线程，可以将四个线程单独放到org.example.planegame.service包中。第二步：编码实现（1）编写BulletThread类，实现管理玩家发射的子弹。（2）编写EnemyThread类，实现管理敌机和敌机发射的子弹。（3）编写CountDownSecondThread类，实现游戏倒计时管理。（4）编写PaintThread类，实现对界面定时刷新第三步：运行程序AEBCD小组协作，完成任务